JP2008082546A - Magnetic bearing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気軸受装置に関する。詳しくは、磁気軸受本体部と制御装置間の信号を交流結合を用いて電力線搬送する磁気軸受装置に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing device. Specifically, the present invention relates to a magnetic bearing device that conveys a signal between a magnetic bearing main body and a control device using an AC coupling.
磁気軸受制御システムは、アクチュエータを含み、ターボ分子ポンプ等を搭載する磁気軸受本体部と変位検出センサ信号処理回路、補償回路、モータ駆動回路等で構成される制御装置を一体化すると全体として大型構造となり、設置場所の制約やメンテナンス性の悪化が生じるため、磁気軸受本体部と制御装置間を別々の場所に配置し、その間を専用ケーブルで接続する構成が一般的である。 The magnetic bearing control system, which includes an actuator and a magnetic bearing main body on which a turbo molecular pump or the like is mounted, and a control device composed of a displacement detection sensor signal processing circuit, a compensation circuit, a motor drive circuit, etc., are integrated as a large structure as a whole Thus, restrictions on the installation location and deterioration of maintainability occur. Therefore, a configuration in which the magnetic bearing main body portion and the control device are arranged at different locations, and a dedicated cable is connected between them.
図9に従来の磁気軸受装置100Xのブロック図を例示する。図9において、磁気軸受制御装置100Xは、磁気軸受本体部10Xと制御装置20Xと、これらを接続する専用ケーブル30Xからなる。磁気軸受本体部10Xは、磁気軸受電磁石51の他に、位置変位検出センサ52、信号処理回路53を有する。磁気軸受電磁石51は例えば磁性回転軸を挟んで対向する2対のラジアル電磁石間に作用する磁力及び1対のアキシャル電磁石間に作用する磁力により回転軸を磁気浮上支持し、これら電磁石間の磁力のバランスにより回転軸の位置を制御する。位置変位検出センサ52は回転軸の位置変位を検出し、信号処理回路53は検出された位置変位信号を次段の補償回路54に適切なレベルの信号として出力する。信号処理回路53の出力は専用ケーブル30Xに収納された信号線を介して制御装置20Xの補償回路54に送信される。制御装置20Xは、補償回路54、軸受駆動パワーアンプ55と回路駆動電源56を有する。軸受駆動パワーアンプ55は2個のラジアル磁気軸受を構成する電磁石及び1個のアキシャル磁気軸受を構成する電磁石に対し、磁性回転体を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生させ、かつ電磁石の磁力をバランスさせて磁性回転体の変位を調節するための直流電流を供給する。補償回路54は位置変位量に対応するそれぞれの磁気軸受10Xを構成する電磁石への補償電流を軸受駆動パワーアンプ55に供給する。回路駆動電源56は磁気軸受装置を構成する電磁石、モータ、センサ、電気回路、その他必要な部位に電力を供給する。これらの電力は専用ケーブル30Xを介して制御装置20Xから磁気軸受本体部10Xに供給される。
FIG. 9 illustrates a block diagram of a conventional magnetic bearing
発明者達は、かかる磁気軸受本体部と制御装置間を専用ケーブルで接続する構成の磁気軸受装置で、磁気軸受本体部に位置変位検出センサの調節部を搭載し、専用ケーブルを通じて制御装置へ変位検出信号を送信し、補償回路を経由して磁気軸受電磁石の駆動回路を制御し、再度前記専用ケーブルを経由して駆動電力を供給する構造を提案することにより、前記調節部での調整により磁気軸受本体部個別のばらつきを設計上無くすることを可能にし、磁気軸受本体部と制御装置を組み合わせ自由にすることで、システム全体のコスト軽減を図ることができた。 The inventors are a magnetic bearing device configured to connect the magnetic bearing main body and the control device with a dedicated cable. The magnetic bearing main body is equipped with an adjustment unit for a position displacement detection sensor, and is displaced to the control device through the dedicated cable. By transmitting a detection signal, controlling the drive circuit of the magnetic bearing electromagnet via the compensation circuit, and again supplying the drive power via the dedicated cable, the magnetic force is adjusted by the adjustment unit. It was possible to eliminate variations in individual bearing body parts in the design, and to reduce the cost of the entire system by freely combining the magnetic bearing body part and the control device.
また、ターボ分子ポンプなどの高速回転体を搭載する磁気軸受本体部とその制御装置の組み合わせは、ポンプ側の構造的な違いにより磁気軸受制御に必要な補償特性が異なる事から、組み合わせのミスによる制御異常が発生する事を未然に防ぐため、幾つかの磁気軸受本体部の識別方法が提唱されてきた。例えば、ポンプ内部に抵抗体や誘導素子など特定素子を設け,その特性の特異性を持って機種を識別する方法や、ポンプに搭載されているモータの電気的特性を検出して当該機種の特異性を識別する方法、磁気軸受自身の制御特性を計測し機種の特異性を識別する方法、ポンプ自身に制御特性データを格納する機構を搭載し電源投入と共に当該データを読み込んで機種を識別する方法等が提唱されてきた。 In addition, the combination of the magnetic bearing body with a high-speed rotating body such as a turbo molecular pump and its control device has different compensation characteristics required for magnetic bearing control due to structural differences on the pump side. In order to prevent the occurrence of abnormal control, several methods for identifying the magnetic bearing main body have been proposed. For example, a specific element such as a resistor or an inductive element is provided inside the pump, and the model is identified by its specific characteristics, or the electrical characteristics of the motor installed in the pump are detected to detect the specific characteristics of the model. The method of identifying the characteristics, the method of measuring the control characteristics of the magnetic bearing itself to identify the uniqueness of the model, the method of identifying the model by installing the mechanism that stores the control characteristics data in the pump itself and reading the data when the power is turned on Etc. have been advocated.
図10に従来の機種判別を行なう磁気軸受装置100Yのブロック図を例示する。図10において、磁気軸受装置100Yは、磁気軸受本体部10Yと制御装置20Yと、これらを接続する専用ケーブル30Yからなる。磁気軸受本体部10Yは、磁気軸受電磁石51の他に、位置変位検出センサ52、温度センサ57、回転センサ58、モータ駆動コイル59を有する。磁気軸受電磁石51、位置変位検出センサ52は図9の磁気軸受制御装置100Xのものと同様に機能する。温度センサ57は例えばターボ分子ポンプのようなヒータを設けた磁気軸受本体部10Yで所定の位置の温度を検出し、回転センサ58は磁性体回転軸の回転速度を検出する。モータ駆動コイル59はモータ駆動用のコイルで、典型的には3つのステータに3相交流電流を供給して、ロータである磁性体回転軸を回転駆動する。制御装置20Yは、補償回路54、軸受駆動パワーアンプ55、回路駆動電源56、モータ駆動用インバータ61、マルチ信号処理回路62を有する。補償回路54、軸受駆動パワーアンプ55、回路駆動電源56は図9の磁気軸受装置100Xのものと同様に機能する。モータ駆動用インバータ61はモータ駆動コイル59に3相交流電力を供給する。マルチ信号処理回路62は回転センサ58、温度センサ57から検出された回転速度、温度をモータ駆動用インバータ61や図示しない温度コントローラが処理し易い信号に変換する。
FIG. 10 illustrates a block diagram of a conventional magnetic bearing
しかしながら、発明者提案の構成を含め、磁気軸受本体部と制御装置が別置きの構造では、専用ケーブルは、磁気軸受駆動動力、モータ動力等の電力及び制御信号を供給するため、多数の内部芯線を収容し、ケーブル構造上屈曲性が乏しく、また、ケーブル自身の重量増があるなど、磁気軸受装置を設置するための作業性が悪かった。
また、従来の特異性を識別する方法では、特定素子に対する専用配線を追加して設ける必要がある、モータ特性が近似している機種間では選別が困難になる、条件によっては識別機能自体が正常に機能しなくなるなどの問題があった。
However, in the structure in which the magnetic bearing main body and the control device are separately provided, including the configuration proposed by the inventor, the dedicated cable supplies electric power and control signals such as magnetic bearing driving power and motor power, so that many internal core wires are used. However, the workability for installing the magnetic bearing device was poor because the cable structure had poor flexibility and the weight of the cable itself increased.
In addition, in the conventional method for identifying specificity, it is necessary to add a dedicated wiring for a specific element. It becomes difficult to select between models with similar motor characteristics. Depending on conditions, the identification function itself is normal. There were problems such as not functioning.
本発明は、専用ケーブル内の信号線を排除又は節減することにより、上記磁気軸受装置を設置するための作業性の問題点を解決することを目的とする。また、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problem of workability for installing the magnetic bearing device by eliminating or saving signal lines in a dedicated cable. It is another object of the present invention to provide a method for easily identifying the type of a magnetic bearing main body by adding a small amount of components without adding the number of cable core wires.
本発明は、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号、機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とするものである。 The present invention utilizes a power supply line as a signal line by AC coupling a signal such as a displacement detection signal of a displacement detection sensor and a signal for model identification to a power supply line from a control device to a magnetic bearing body. This makes it possible to eliminate or save signal lines in a dedicated cable.
上記課題を解決するために、本発明による第1の態様の磁気軸受装置は、例えば図1及び図2に示すように、磁性回転体11を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生し、磁気軸受けとして機能する電磁石12M(ラジアル電磁石12Ax1等とアキシャル電磁石13z1等をまとめて示す)を有する磁気軸受本体部10と、磁気軸受本体部10に電力を供給する電源27(図2では回路駆動電源)と、磁力を調節し磁性回転体11の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段25(図2では補償回路)とを有する制御装置20と、制御装置20から磁気軸受本体部10に電力を供給する電力供給ライン30Lとを備え、磁気軸受本体部10は、搬送信号波を生成する搬送信号波生成手段22(図2では変調搬送回路)と、搬送信号波生成手段22で生成された搬送信号波を電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信する第1の交流結合部23Aとを有し、制御装置20は、電力供給ライン30Lに交流結合された搬送信号波を分離する第2の交流結合部23Bと、第2の交流結合部23Bで分離された搬送信号波を検出する搬送信号波検出手段24(図2では搬送波復調回路)とを有する。
In order to solve the above-described problem, the magnetic bearing device according to the first aspect of the present invention generates a magnetic force for magnetically levitating and rotating the magnetic rotating
ここにおいて、磁性回転体はターボ分子ポンプ、エキシマレーザ装置、マニュピュレータその他の真空機器内部の回転体と連結構成されていても良い。また、回転支持にはラジアル方向とアキシャル方向の両者が含まれる。また、電磁石は複数で磁気軸受として機能するものでも良く、ラジアル電磁石、アキシャル電磁石等複数種類で磁気軸受として機能するものでも良い。また、単に磁性回転体を回転させるだけでなく、その回転軸の位置を制御する機能を併せ持つものでも良い。また、磁気軸受本体部に電力を供給する電源及び電力供給ラインは、電磁石、モータ、センサ、電気回路等の磁気軸受本体部内のいずれかの部位に電力を供給すれば良く、また、これらの部位にまとめて電力を供給しても良く、それぞれ別個に電力を供給しても良い。また、電力供給ラインは直流電力を供給しても良く、商用で用いられる程度の低周波交流電力を供給しても良い。また、制御装置は磁性回転体の浮上位置を直接制御しなくても、浮上位置を制御する制御信号を生成すれば良く、例えば補償回路で浮上位置を制御する制御信号を生成し、磁気軸受電流制御手段(軸受駆動パワーアンプ)に制御信号を送信し、磁気軸受電流制御手段を用いて間接的に浮上位置を制御しても良い。また、搬送信号波とは搬送波と信号波を結合させた波をいうが、必ずしも変調されていなくても良い。例えば周波数の異なる搬送波やパルス周期の異なる信号波を用い検出側でその周波数や周期を検出するものでも良い。また、交流結合部は搬送信号波を電力供給ラインに交流結合する機能又は交流結合された搬送信号波を電力供給ラインから分離する機能を有すれば良く、複数種類の搬送波や複数種類の信号波を時間を区切って変化させて用いても良く、複数種類の搬送波や複数種類の信号波を直列回路又は並列回路で別々に結合又は分離させても良い。なお、分離は一部分離でも良い。また、搬送信号生成手段は搬送信号を生成して変調を行なう変調搬送回路でも良く、搬送信号波検出手段は搬送信号波を検出して搬送信号を復調する搬送波復調回路でも良い。 Here, the magnetic rotating body may be connected to a rotating body in a turbo molecular pump, an excimer laser device, a manipulator, or other vacuum equipment. Further, the rotation support includes both a radial direction and an axial direction. A plurality of electromagnets may function as magnetic bearings, and a plurality of electromagnets such as radial electromagnets and axial electromagnets may function as magnetic bearings. Further, not only simply rotating the magnetic rotating body but also having a function of controlling the position of the rotating shaft. The power supply and power supply line that supplies power to the magnetic bearing main body may supply power to any part of the magnetic bearing main body such as an electromagnet, a motor, a sensor, and an electric circuit. The power may be supplied collectively, or the power may be supplied separately. Further, the power supply line may supply DC power, or supply low-frequency AC power that is used for commercial purposes. Further, the control device may generate a control signal for controlling the flying position without directly controlling the flying position of the magnetic rotating body. For example, the control device generates a control signal for controlling the flying position by a compensation circuit, and generates a magnetic bearing current. A control signal may be transmitted to the control means (bearing drive power amplifier), and the flying position may be indirectly controlled using the magnetic bearing current control means. Further, the carrier signal wave is a wave obtained by combining a carrier wave and a signal wave, but is not necessarily modulated. For example, a carrier wave having a different frequency or a signal wave having a different pulse period may be used to detect the frequency or period on the detection side. The AC coupling unit may have a function of AC-coupling the carrier signal wave to the power supply line or a function of separating the AC-coupled carrier signal wave from the power supply line. May be used by changing the time interval, and a plurality of types of carrier waves or a plurality of types of signal waves may be separately coupled or separated by a series circuit or a parallel circuit. The separation may be partial separation. The carrier signal generation means may be a modulation carrier circuit that generates a carrier signal and modulates it, and the carrier signal wave detection means may be a carrier wave demodulation circuit that detects the carrier signal wave and demodulates the carrier signal.
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号、機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。また、システム構成を殆ど変えることなく、ケーブル芯線数を追加することなく、簡易に磁気軸受本体部の機種識別を導入する方法を提供できる。また、専用ケーブル内の信号線を排除可能とする事で、専用ケーブル自体を構造的にスリム化・軽量化する事、さらに材料単価として銅材の削減が可能となる。 If comprised in this way, signals, such as a displacement detection signal of a displacement detection sensor, and a signal for model identification, will be AC-coupled to the power supply line from the control device to the magnetic bearing main body, so that the power supply line becomes a signal line. It can be used, and signal lines in the dedicated cable can be eliminated or saved. Further, it is possible to provide a method for easily introducing model identification of the magnetic bearing main body without changing the system configuration and without adding the number of cable cores. Further, by making it possible to eliminate the signal line in the dedicated cable, the dedicated cable itself can be structurally slimmed and lightened, and the copper material can be reduced as a material unit price.
また、第2の態様の磁気軸受装置は、例えば図1及び図4に示すように、磁性回転体11を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生し、磁気軸受けとして機能する電磁石12Mを有する磁気軸受本体部10と、磁気軸受本体部10に電力を供給する電源27(図4では回路駆動電源)と、磁力を調節し磁性回転体11の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段25(図4では補償回路)とを有する制御装置20と、制御装置20から磁気軸受本体部10に電力を供給する互いに異なる第1の電力供給ライン30LA及び第2の電力供給ライン30LBとを備え、磁気軸受本体部10は、第1の搬送信号波を生成する第1の搬送信号波生成手段22A(図4では第1の変調搬送回路)と、第1の搬送信号波生成手段22Aで生成された第1の搬送信号波を第1の電力供給ライン30LAに交流結合して制御装置20に送信する第1の交流結合部23Aとを有し、制御装置20は、第1の電力供給ライン30LAに交流結合された第1の搬送信号波を分離する第2の交流結合部23Bと、第2の交流結合部23Bで分離された第1の搬送信号波を検出する第1の搬送信号波検出手段24A(図4では第1の搬送波復調回路)とを有し、制御装置20は、さらに、第2の搬送信号波を生成する第2の搬送信号波生成手段22B(図4では第2の変調搬送回路)と、第2の搬送信号波生成手段22Bで生成された第2の搬送信号波を第2の電力供給ライン30LBに交流結合して制御装置20に送信する第3の交流結合部23Cとを有し、磁気軸受本体部10は、さらに、第2の電力供給ライン30LBに交流結合された第2の搬送信号波を分離する第4の交流結合部23Dと、第4の交流結合部23Dで分離された第2の搬送信号波を検出する第2の搬送信号波検出手段24B(図4では第2の搬送波復調回路)とを有する。
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
In addition, the magnetic bearing device of the second aspect, as shown in FIGS. 1 and 4, for example, generates a magnetic force for magnetically levitating and rotating the magnetic
If comprised in this way, a bidirectional | two-way signal can be conveyed to the electric power supply line from a control apparatus to a magnetic bearing main-body part, and the exclusion or saving of the signal line in a dedicated cable is attained further.
また、第3の態様は、第1の態様の磁気軸受装置において、例えば図2に示すように、磁気軸受本体部10は磁性回転体11の変位を検出する変位検出センサ18(18A〜18Cをまとめて示す)を有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ18からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路22を有し、第1の交流結合部23Aは変調搬送回路22で生成された変調波を電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20は制御信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部26(図中では軸受駆動パワーアンプ)を有し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路24を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路24で復調された検出信号から磁性回転体11の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部26に供給する補償回路25を有し、磁気軸受駆動電流制御部26は補償信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体11の浮上位置を制御する。
Moreover, the 3rd aspect WHEREIN: In the magnetic bearing apparatus of a 1st aspect, as shown, for example in FIG. 2, the magnetic bearing main-
ここにおいて、搬送信号波生成手段は変調搬送回路自体でも良く、変調搬送回路を含んで構成されても良い。また、搬送信号波検出手段は搬送波復調回路自体でも良く、搬送波復調回路を含んで構成されても良い。また、制御信号生成手段は補償回路自体でも良く、補償回路を含んで構成されても良い。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号を交流結合することにより、専用ケーブルから変位検出用の信号線を排除又は節減できる。 Here, the carrier signal wave generating means may be the modulation carrier circuit itself or may be configured to include the modulation carrier circuit. Further, the carrier signal wave detection means may be a carrier demodulation circuit itself or may be configured to include a carrier demodulation circuit. Further, the control signal generating means may be the compensation circuit itself or may be configured to include the compensation circuit. If comprised in this way, the signal line for a displacement detection can be excluded or saved from an exclusive cable by carrying out the alternating current coupling of the displacement detection signal of a displacement detection sensor to the electric power supply line from a control apparatus to a magnetic bearing main-body part.
また、第4の態様は、第3の態様の磁気軸受装置において、電磁石は、磁性回転体11の半径方向の位置を調整するラジアル電磁石12Ax1等(AをB、xをy、1を2に変更可能)を含み、変位検出センサは、磁性回転体11の半径方向の変位を検出するラジアル変位検出センサ18Ax等(AをB、xをyに変更可能)を含み、磁気軸受駆動電流制御部26は、ラジアル変位検出センサ18Ax等の検出信号に基づいてラジアル電磁石12Ax1等の磁力を調節する、又は/及び、電磁石は、磁性回転体11の軸方向の位置を調整するアキシャル電磁石13z1,13z2を含み、変位検出センサは、磁性回転体11の軸方向の変位を検出するアキシャル変位検出センサ18Cを含み、磁気軸受駆動電流制御部26は、アキシャル変位検出センサ18Cの検出信号に基づいてアキシャル電磁石13z1,13z2の磁力を調節する。
ここにおいて「及び」の場合、電磁石及び変位検出センサはいずれも複数であり、ラジアル電磁石とアキシャル電磁石とは別個のものであり、ラジアル変位検出センサとアキシャル変位検出センサとは別個のものである。このように構成すると、ラジアル電磁石又はアキシャル電磁石の磁力を調節することにより、磁性回転体の変位を効率良く調整できる。
The fourth aspect is the magnetic bearing device of the third aspect, wherein the electromagnet is a radial electromagnet 12Ax1 or the like that adjusts the radial position of the magnetic rotating body 11 (A is B, x is y, 1 is 2) The displacement detection sensor includes a radial displacement detection sensor 18Ax that detects the radial displacement of the magnetic rotating body 11 (A can be changed to B and x can be changed to y), and a magnetic bearing drive
Here, in the case of “and”, there are a plurality of electromagnets and displacement detection sensors, the radial electromagnet and the axial electromagnet are separate, and the radial displacement detection sensor and the axial displacement detection sensor are separate. If comprised in this way, the displacement of a magnetic rotating body can be adjusted efficiently by adjusting the magnetic force of a radial electromagnet or an axial electromagnet.
また、第5の態様は、第4の態様の磁気軸受装置において、電力供給ラインは、モータ14、ラジアル電磁石12Ax1等、アキシャル電磁石13z1,13z2、ラジアル変位検出センサ18Ax等、アキシャル変位検出センサ18C、又は電気回路21,22,28のいずれかへ電力を供給する配線30Lである。
ここにおいて、電気回路は磁気軸受本体部10に設置される任意の電気回路で良い。このように構成すると、専用ケーブル内の既存の配線を電力線搬送に使用でき、信号線を排除又は節減できる。なお、交流結合させる電力供給ラインとして電気回路への電力供給ラインを選択するのが、電磁石や変位検出センサからの影響が少なく、好ましい。
Further, the fifth aspect is the magnetic bearing device according to the fourth aspect, wherein the power supply line includes the
Here, the electric circuit may be an arbitrary electric circuit installed in the
また、第6の態様は、第3乃至第5の態様のいずれかの磁気軸受装置において、変調搬送回路22における変調には、振幅変調方式、周波数変調方式、位相変調方式、スペクトル拡散変調方式又はこれらの組合せを用いる。このように構成すると、変位検出センサで検出された位置変位量を変調の度合いで表現でき、磁性回転体の変位を精度良く調整できる。
The sixth aspect is the magnetic bearing device according to any of the third to fifth aspects, wherein the modulation in the
また、第7の態様は、第3乃至第5の態様のいずれかの磁気軸受装置において、搬送波には複数の周波数領域が用いられる。このように構成すると、周波数領域毎に異なる変位検出センサの信号を割り当てることにより、1つの電力供給ラインで複数の信号を電力線搬送可能となる。 According to a seventh aspect, in the magnetic bearing device according to any one of the third to fifth aspects, a plurality of frequency regions are used for the carrier wave. If comprised in this way, the signal of a different displacement detection sensor will be allocated for every frequency area | region, and it will become possible to carry a some electric power line by one electric power supply line.
また、第8の態様は、第3乃至第7の態様のいずれかの磁気軸受装置において、例えば図3に示すように、磁気軸受本体部10は、変位検出センサ18からの検出信号をA/D(アナログ−ディジタル)変換して変調搬送回路22に供給するA/D変換回路28を有し、制御装置20は、搬送波復調回路24で復調された検出信号をD/A(ディジタルアナログ)変換して補償回路25に供給するD/A変換回路29を有する。このように構成すると、ディジタル信号で電力線搬送されるので、搬送の信頼性が高い。また、位置変位量の桁数を増やして精度の高い処理が可能である。
In addition, according to an eighth aspect, in the magnetic bearing device according to any one of the third to seventh aspects, for example, as illustrated in FIG. 3, the magnetic bearing
また、第9の態様は、第3乃至第8の態様のいずれかの磁気軸受装置において、例えば図3に示すように、磁気軸受本体部10は、変位検出センサ18からの検出信号を信号処理して変調搬送回路22又はA/D変換回路28を介して変調搬送回路22に供給する信号処理回路21を有する。ここにおいて、信号処理は例えば、ノイズ処理、フィルタ処理、増幅処理、変位への換算処理である。このように構成すると、信号処理回路で変調搬送回路又はA/D変換回路が処理し易いレベルの信号に変換して出力するので、次段での処理を円滑化できる。
In the ninth aspect, in the magnetic bearing device according to any one of the third to eighth aspects, for example, as shown in FIG. 3, the
また、第10の態様は、第3乃至第9の態様のいずれかの磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10は、磁性回転体11の回転数、温度等のモニタ信号を検出し、変調搬送回路22はこれらのモニタ信号で搬送波を変調して変調波を生成する。このように構成すると、回転数、温度等のモニタ信号にも電力線搬送を適用できるので、電力線を広く利用できる。
According to a tenth aspect, in the magnetic bearing device according to any one of the third to ninth aspects, the magnetic bearing
また、第11の態様は、第1の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10は磁性回転体11の変位を検出する変位検出センサ18と、制御信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部26とを有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ18からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路22を有し、第1の交流結合部23Aは変調搬送回路22で生成された変調波を電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路24を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路24で復調された検出信号から磁性回転体11の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部26に供給する補償回路25を有し、磁気軸受駆動電流制御部26は補償信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体11の浮上位置を制御する。
このように構成すると、磁気軸受駆動電流制御部が磁気軸受本体部に在るので、磁気軸受とその電磁石を駆動する磁気軸受駆動電流制御部のマッチングがとれ、磁気軸受本体部と制御装置との組み合わせの自由度が増加する。
In the eleventh aspect, in the magnetic bearing device according to the first aspect, the
If comprised in this way, since a magnetic bearing drive current control part will exist in a magnetic bearing main-body part, a magnetic bearing and a magnetic-bearing drive current control part which drives the electromagnet will be matched, and a magnetic bearing main-body part and a control apparatus will be taken. Increased freedom of combination.
また、第12の態様は、第2の態様の磁気軸受装置において、例えば図4に示すように、磁気軸受本体部10は磁性回転体11の変位を検出する変位検出センサ18と、制御信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部26とを有し、第1の搬送信号波生成手段は変位検出センサ18からの検出信号で第1の搬送波を変調して第1の搬送信号波としての第1の変調波を生成する第1の変調搬送回路22Aを有し、第1の交流結合部23Aは第1の変調波を第1の電力供給ライン30LAに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第1の搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された第1の変調波から検出信号を復調する第1の搬送波復調回路24Aを有し、制御信号生成手段は第1の搬送波復調回路24Aで復調された検出信号から磁性回転体11の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成する補償回路25を有し、制御装置20において、さらに、第2の搬送信号波生成手段は補償回路25からの補償信号で第2の搬送波を変調して第2の搬送信号波としての第2の変調波を生成する第2の変調搬送回路22Bを有し、第3の交流結合部23Cは第2の変調波を第2の電力供給ライン30LBに交流結合して制御装置20に送信し、磁気軸受本体部10において、さらに、第2の搬送信号波検出手段は第4の交流結合部23Dで分離された第2の変調波から補償信号を復調して軸受駆動制御部26に供給する第2の搬送波復調回路24Bを有し、磁気軸受駆動電流制御部26は補償信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体11の浮上位置を制御する。
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
Further, the twelfth aspect is the magnetic bearing device of the second aspect. For example, as shown in FIG. 4, the magnetic bearing
If comprised in this way, a bidirectional | two-way signal can be conveyed to the electric power supply line from a control apparatus to a magnetic bearing main-body part, and the exclusion or saving of the signal line in a dedicated cable is attained further.
また、第13の態様は、第1の態様の磁気軸受装置において、例えば図5又は図6示すように、磁気軸受本体部10において、搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段34を有し、第1の交流結合部23Eは高周波発振手段34で発振された高周波信号を搬送信号波として電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第2の交流結合部23Fは電力供給ライン30Lに交流結合された高周波信号を分離し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Fで分離された高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路38を有し、制御装置20は周波数検知回路38で検知された周波数に基づいて磁気軸受本体部10の固有性を識別する固有性判別手段36(図5又は図6ではマルチ信号処理回路)を有する。
ここにおいて、固有性判別手段36は固有性判別機能を有する信号処理回路でも良い。このように構成すると、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
Further, the thirteenth aspect is that in the magnetic bearing device according to the first aspect, for example, as shown in FIG. 5 or FIG. The first
Here, the
また、第14の態様は、第1の態様の磁気軸受装置において、例えば図7示すように、磁気軸受本体部10において、搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路41(図7では特定パルス発振回路)を有し、第1の交流結合部23Aはパルス発振回路41で発振されたパルス信号を搬送信号波として電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第2の交流結合部23Bは電力供給ライン30Lに交流結合されたパルス信号を分離し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離されたパルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路45(図7ではパルス復調回路)を有し、制御装置20はパルス周期検知回路45で検知されたパルス周期に基づいて磁気軸受本体部10の固有性を識別する固有性判別手段36(図7ではマルチ信号処理回路)を有する。
このように構成すると、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
Further, the fourteenth aspect is that in the magnetic bearing device of the first aspect, as shown in FIG. 7, for example, in the magnetic bearing
If comprised in this way, the method of identifying the model of a magnetic bearing main-body part easily can be provided by adding a small amount of components, without adding the number of cable core wires.
また、第15の態様は、第13又は第14の態様の磁気軸受装置において、電力供給ライン30Lは、電気回路へ電力を供給する配線である。ここにおいて、電気回路は磁気軸受本体部10に設置される任意の電気回路で良い。このように構成すると、電磁石や変位検出センサからの影響が少なく、好ましい。
The fifteenth aspect is the wiring for supplying electric power to the electric circuit in the magnetic bearing device of the thirteenth or fourteenth aspect. Here, the electric circuit may be an arbitrary electric circuit installed in the
また、第16の態様は、第13の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10は、高周波発振手段34からの高周波信号の周波数範囲を特定の範囲に限定して通過させるフィルタ回路を有する。このように構成すると、磁気軸受本体部の機種に応じて搬送波の周波数範囲を選定でき、1の高周波発振手段で複数の機種識別を可能にする。
According to a sixteenth aspect, in the magnetic bearing device according to the thirteenth aspect, the
また、第17の態様は、第2の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10において、第1の搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段34を有し、第1の交流結合部23Aは高周波発振手段34で発振された高周波信号を搬送信号波として第1の電力供給ライン30LAに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第2の交流結合部23Bは第1の電力供給ライン30LAに交流結合された高周波信号を分離し、第1の搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路38を有し、制御装置20は周波数検知回路38で検知された周波数に基づいて磁気軸受本体部10の固有性を識別する固有性判別手段36を有する。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
According to a seventeenth aspect, in the magnetic bearing device according to the second aspect, in the magnetic bearing
また、第18の態様は、第2の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10において、第1の搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路41を有し、第1の交流結合部23Aはパルス発振回路41で発振されたパルス信号を搬送信号波として第1の電力供給ライン30LAに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第2の交流結合部23Bは第1の電力供給ライン30LAに交流結合されたパルス信号を分離し、第1の搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離されたパルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路45を有し、制御装置20はパルス周期検知回路45で検知されたパルス周期に基づいて磁気軸受本体部10の固有性を識別する固有性判別手段36を有する。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに双方向の信号を搬送でき、より一層専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
According to an eighteenth aspect, in the magnetic bearing device according to the second aspect, in the magnetic bearing
また、第19の態様は、第1の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10は磁性回転体11の変位を検出する変位検出センサ18を有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ18からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路22を有し、第1の交流結合部23Aは変調搬送回路22で生成された変調波を電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20は制御信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部26を有し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路24を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路24で復調された検出信号から磁性回転体11の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部26に供給する補償回路25を有し、磁気軸受駆動電流制御部26は補償信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体11の浮上位置を制御し、さらに、磁気軸受本体部10において、搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段34を有し、第1の交流結合部23Aは高周波発振手段34で発振された高周波信号を搬送信号波として電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第2の交流結合部23Bは電力供給ライン30Lに交流結合された高周波信号を分離し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路38を有し、制御装置20は周波数検知回路38で検知された周波数に基づいて磁気軸受本体部10の固有性を識別する固有性判別手段36を有する。
According to a nineteenth aspect, in the magnetic bearing device according to the first aspect, the
ここにおいて、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第1、第2の交流結合部は共通のものを用いても良く、別のものを用いても良い。このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号と共に機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。 Here, the power supply line and the first and second AC coupling units used for power line conveyance may be the same or different. With this configuration, the power supply line is used as a signal line by AC coupling a signal such as a model identification signal together with a displacement detection signal of the displacement detection sensor to the power supply line from the control device to the magnetic bearing body. It can be used, and signal lines in the dedicated cable can be eliminated or saved.
また、第20の態様は、第1の態様の磁気軸受装置において、磁気軸受本体部10は磁性回転体11の変位を検出する変位検出センサ18を有し、搬送信号波生成手段は変位検出センサ18からの検出信号で搬送波を変調して搬送信号波としての変調波を生成する変調搬送回路22を有し、第1の交流結合部23Aは変調搬送回路22で生成された変調波を電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20は制御信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部26を有し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離された変調波から検出信号を復調する搬送波復調回路24を有し、制御信号生成手段は搬送波復調回路24で復調された検出信号から磁性回転体11の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成して磁気軸受駆動電流制御部26に供給する補償回路25を有し、磁気軸受駆動電流制御部26は補償信号に基づいて電磁石12Mの磁力を調節し、変位を減少するように磁性回転体11の浮上位置を制御し、さらに、磁気軸受本体部10において、搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路41を有し、第1の交流結合部23Aはパルス発振回路41で発振されたパルス信号を搬送信号波として電力供給ライン30Lに交流結合して制御装置20に送信し、制御装置20において、第2の交流結合部23Bは電力供給ライン30Lに交流結合されたパルス信号を分離し、搬送信号波検出手段は第2の交流結合部23Bで分離されたパルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路45を有し、制御装置20はパルス周期検知回路45で検知されたパルス周期に基づいて磁気軸受本体部10の固有性を識別する固有性判別手段36を有する。
According to a twentieth aspect, in the magnetic bearing device according to the first aspect, the magnetic bearing
このように構成すると、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号と共に機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。 With this configuration, the power supply line is used as a signal line by AC coupling a signal such as a model identification signal together with a displacement detection signal of the displacement detection sensor to the power supply line from the control device to the magnetic bearing body. It can be used, and signal lines in the dedicated cable can be eliminated or saved.
また、第21の態様は、第19又は第20の態様の磁気軸受装置において、固有性判別手段36により識別された磁気軸受本体部10の固有性に基づいて、補償回路25は補償信号を生成する際に機種に対応したパラメータを設定可能である。このように構成すると、磁気軸受装置の機種判別機能と磁性回転体の変位調整機能とを結合して、補償信号を生成するパラメータの自動設定が可能となる。
In the twenty-first aspect, in the magnetic bearing device of the nineteenth or twentieth aspect, the
また、本発明の第22の態様の回転システムは、第1乃至第21のいずれかの磁気軸受装置と、磁気軸受装置により磁気浮上されて回転する磁性回転体11と、磁性回転体11と連結し回転するロータ本体部とを備える。ここにおいて、磁性回転体とロータ本体部は一体に構成されても良く、別体に構成され連結装置により連結される構造であっても良い。このように構成すると、本発明による磁気軸受装置を用いて、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、回転システムの専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。
A rotating system according to a twenty-second aspect of the present invention includes any one of the first to twenty-first magnetic bearing devices, the magnetic rotating
また、本発明の第23の態様のターボ分子ポンプは、第22の態様の回転システムを備える。このように構成すると、本発明による磁気軸受装置を用いて、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、ターボ分子ポンプの専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。 A turbo molecular pump according to a twenty-third aspect of the present invention includes the rotation system according to the twenty-second aspect. If comprised in this way, it will become possible to utilize an electric power supply line as a signal wire | line using the magnetic bearing apparatus by this invention, and the signal wire | line in the cable for exclusive use of a turbo molecular pump will be eliminated or saved.
また、本発明の第24の態様の半導体製造装置は、第22の態様の回転システムを備える。このように構成すると、本発明による磁気軸受装置を用いて、電力供給ラインを信号線として利用する事を可能とし、半導体製造装置の専用ケーブル内の信号線の排除又は節減を可能とする。 A semiconductor manufacturing apparatus according to a twenty-fourth aspect of the present invention includes the rotation system according to the twenty-second aspect. If comprised in this way, it will become possible to use an electric power supply line as a signal wire | line using the magnetic bearing apparatus by this invention, and the signal wire | line in the exclusive cable of a semiconductor manufacturing apparatus will be exclusionable or saving.
本発明によれば、制御装置から磁気軸受本体部への電力供給ラインに、変位検出センサの変位検出信号、機種識別用の信号等の信号を交流結合することにより、電力供給ラインを信号線として利用する事が可能であり、専用ケーブル内の信号線の排除又は節減が可能である。
本発明の好ましい態様によれば、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
According to the present invention, the power supply line is used as a signal line by AC coupling a signal such as a displacement detection signal of the displacement detection sensor and a model identification signal to the power supply line from the control device to the magnetic bearing body. It can be used, and signal lines in the dedicated cable can be eliminated or saved.
According to a preferred aspect of the present invention, it is possible to provide a method for easily identifying the type of the magnetic bearing main body by adding a small amount of components without adding the number of cable cores.
以下に図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1に第1の実施の形態における磁気軸受制御システムの軸受機構の構成例を示す。本実施の形態では、変位検出センサで検出した位置変位量を交流結合による電力線搬送する例を説明する。磁気軸受装置100は、磁気軸受本体部10と制御装置20と、これらを接続する専用ケーブル30からなる。磁気軸受本体部10は一端が突出する磁性回転体11を搭載し、該磁性回転体11はラジアル電磁石からなる2個のラジアル磁気軸受12A、12Bとアキシャル電磁石からなる1個のアキシャル磁気軸受13で磁気浮上支持されている。ラジアル磁気軸受12A、12Bの間には磁性回転体11を回転駆動するためのモータ14が配置されている。磁性回転体11の周囲には磁性体からなるロータ15が固定的に配置され、モータ14には例えば3相交流に対応して3つの電磁石14a,14b,14c(図示しない)が等間隔に設置されロータ15に対するステータとして機能する。また、磁性回転体11にはそれぞれ磁性体からなるラジアル磁気軸受ターゲット16A,16B、アキシャル磁気軸受ターゲット16C及び位置変位検出センサターゲット17A,17B,17Cがそれぞれ磁性回転体11の周囲(17Cは端部)に固定的に配置されている。ラジアル変位検出センサターゲット17A,17Bはそれぞれラジアル磁気軸受ターゲット16A,16Bの近傍に配置され、アキシャル変位検出センサターゲット17Cはアキシャル磁気軸受ターゲット16Cの近傍に配置されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a configuration example of a bearing mechanism of a magnetic bearing control system in the first embodiment. In this embodiment, an example will be described in which the amount of positional displacement detected by a displacement detection sensor is conveyed through a power line by AC coupling. The
磁性回転体11の軸方向をZ方向とすると、例えば磁気軸受12Aは、磁性回転体11の周囲に固定的に配置されたラジアル磁気軸受ターゲット16Aと、磁性回転体11及びラジアル磁気軸受ターゲット16Aを挟んで対向する2対のラジアル電磁石との間に作用する磁力により磁性回転体11を磁気浮上支持し、そのうち1対のラジアル電磁石12Ax1,12Ax2間の磁力のバランスにより磁性回転体11のX方向の位置を制御し、他の1対のラジアル電磁石12Ay1,12Ay2(図示しない)間の磁力のバランスにより磁性回転体11のY方向の位置を制御し、磁気軸受12Bは、磁性回転体11の周囲に固定的に配置されたラジアル磁気軸受ターゲット16Bと、磁性回転体11及びラジアル磁気軸受ターゲット16Bを挟んで対向する2対のラジアル電磁石との間に作用する磁力により磁性回転体11を磁気浮上支持し、1対のラジアル電磁石12Bx1,12Bx2間の磁力のバランスにより磁性回転体11のX方向の位置を制御し、他の1対のラジアル電磁石12By1,12By2間の磁力のバランスにより磁性回転体11のY方向の位置を制御する。また、磁性回転体11の周囲に固定的に配置されたアキシャル磁気軸受ターゲット16Cと、アキシャル磁気軸受ターゲット16Cを挟んで対向する1対のアキシャル電磁石13z1,13z2間に作用する磁力により磁性回転体11を磁気浮上支持し、アキシャル電磁石13z1,13z2間の磁力のバランスにより磁性回転体11のZ方向の位置を制御する。
Assuming that the axial direction of the magnetic
ラジアル変位検出センサ18A,18Bはそれぞれラジアル変位検出ターゲット17A,17Bの周囲近傍に配置され、磁性回転体11の変位を検出する。ラジアル変位検出センサ18Aは例えば2つのセンサ18Ax,18Ay(図示しない)から構成され、センサ18Ax,18Ay(図示しない)はそれぞれ磁性回転体11のラジアル変位検出ターゲット17Aの位置でのX,Y方向の変位を検出し、ラジアル変位検出センサ18Bは例えば2つのセンサ18Bx,18By(図示しない)から構成され、センサ18Bx,18By(図示しない)はそれぞれ磁性回転体11のラジアル変位検出ターゲット17Bの位置でのX,Y方向の変位を検出する。アキシャル変位検出センサ18Cはアキシャル変位検出ターゲット17Cの近傍で磁性回転体11の軸上に配置され、磁性回転体11のアキシャル変位ターゲット17Cの位置でのZ方向の変位を検出する。なお、磁気軸受で使用されている位置変位検出センサには、磁気自励発振式などの電磁気学的手法を用いた非接触の変位検出センサを使用可能である。
The radial
図2に第1の実施の形態における磁気軸受装置100のブロック図を例示する。図2において、磁気軸受本体部10は、磁気軸受電磁石12M(ラジアル電磁石12Ax1等とアキシャル電磁石13z1等をまとめて示す)の他に、変位検出センサ18(18A〜18Cをまとめて示す)、信号処理回路21、変調搬送回路22、第1の交流結合部23Aを有する。変位検出センサ18は、2個のラジアル変位検出センサ18A,18B及び1個のアキシャル変位検出センサ18Cを有し、これらの位置変位検出センサ18にて検出された変位検出信号は信号処理回路21で処理される。
FIG. 2 illustrates a block diagram of the
信号処理回路21は例えば、プリアンプ部、加算回路部、オフセット出力部及びゲイン調整回路部で構成され、予め決められた検出感度レベルの信号に調整する。検出された変位信号をプリアンプ部にて、一旦処理しやすい信号レベルに調整し、プリアンプ部より出力された信号は、加算回路部にてオフセット出力部より出力したオフセット調整信号と加算され、位置検出信号のオフセット調整が行われ、最終的な出力調整としてゲイン調整回路部にてあらかじめ決められた検出感度レベルの信号に調整され、変調搬送回路22に適切なレベルの信号として出力する。
The
変調搬送回路22は搬送信号波生成手段として、例えば、信号波生成回路、搬送波発生回路、変調波生成回路、変調波送信回路で構成される。変調はAM変調、FM変調、PM変調のいずれでも良い。信号波生成回路は信号処理回路21の出力信号を入力し、例えば10kHz〜450KHzの信号波を、位置変位量をAM変調では変調度m1、FM変調では変調指数m2、PM変調では位相φmとして生成する。ここでは磁性回転体11の変位が生じた時に、通常は経時変化の少ない位置変位量を定量的に検出すれば良いので、定期的に信号波を生成すれば良い。搬送波発生回路は電力線に信号を重畳させるために電気の周波数50/60Hzよりも高い周波数、例えば1MHz〜30MHzの搬送波を生成する。変調波生成回路は搬送波を信号波生成回路で生成された信号波で変調し搬送信号波としての変調波を生成し、変調波送信回路は変調波を第1の交流結合部23Aに送信する。第1の交流結合部23Aは変調搬送回路22で生成された変調波を電力線に交流結合する。結合は誘導型結合、静電容量型結合のいずれでも良い。結合された変調波は専用ケーブル30に収納された電力線30L上を磁気軸受本体部10から制御装置20に搬送される。交流結合される電力線は専用ケーブル30に収納されたいずれの電力線でもよいが、回路駆動電源27から電気回路への共通電力線に結合するのが、電磁石やセンサーへの影響を回避する上でベターであり、本実施の形態ではそのようにした。
The
制御装置20は第2の交流結合部23B、搬送波復調回路24、補償回路25、軸受駆動パワーアンプ26、回路駆動電源27を有する。第2の交流結合部23Bは電力線上を搬送された変調波を分離する。分離は誘導型結合、静電容量型結合のいずれを用いても良い。
The
搬送波復調回路24は搬送信号波検出手段として、例えば、変調波受信回路、変調波復調回路、復調信号処理回路から構成される。変調波受信回路は第2の交流結合部23Bで分離された変調波を、ノイズ除去、波形整形を行ない、変調波復調回路は整形された変調波を高域透過フィルタ又は帯域透過フィルタを通して搬送波を抽出し、例えば、AM変調の場合は抽出された搬送波を包絡線処理回路にて包絡線処理して信号波を復調し、復調された信号波からピークホールド回路で変調度m1を求め、FM変調の場合は例えば周波数弁別回路にて変調指数m2を求め、PM変調の場合は搬送波と変調波の位相差φmを求めて、それぞれ位置変位量を復元し、復調信号処理回路は復元された位置変位量をゲイン・オフセット調整回路にてオフセット分を除きかつあらかじめ決められた補償回路25が扱い易い検出感度レベルの信号に調整する。
The carrier
軸受駆動パワーアンプ26は磁気軸受駆動電流制御部として、例えば、磁気軸受電磁石たる2個のラジアル磁気軸受12A(4個のラジアル電磁石12Ax1,12Ax2,12Ay1,12Ay2を有する),12B(4個のラジアル電磁石12Bx1,12Bx2,12By1,12By2を有する)及び1個のアキシャル磁気軸受13(2個のアキシャル電磁石13z1,13z2を有する)に対し、磁性回転体11を磁気浮上させて回転支持する磁力を発生させ、かつ電磁石の磁力をバランスさせて磁性回転体11の変位を調節するための直流電流を供給する。
The bearing
補償回路25は制御信号生成手段として、例えば、磁性回転体11のXY方向の位置変位量と対応する、軸受駆動パワーアンプ26が各ラジアル電磁石に対して供給する制御信号としての補償電流との関係及び、磁性回転体11のZ方向の位置変位量と対応する、軸受駆動パワーアンプ26がアキシャル電磁石に対して供給する制御信号としての補償電流との関係を記憶した補償テーブルを有し、復元された位置変位量を補償テーブルと照合して、位置変位量に対応するそれぞれの電磁石への補償電流を軸受駆動パワーアンプ26に供給する。すなわち、ラジアル変位検出センサ18Axで検出された位置変位量はラジアル電磁石12Ax1,12Ax2に対する補償電流、ラジアル変位検出センサ18Ayで検出された位置変位量はラジアル電磁石12Ay1,12Ay2に対する補償電流、ラジアル変位検出センサ18Bxで検出された位置変位量はラジアル電磁石12Bx1,12Bx2に対する補償電流、ラジアル変位検出センサ18Byで検出された位置変位量はラジアル電磁石12By1,12By2の電流に対する補償電流に換算されて、各ラジアル電磁石に供給される。また、アキシャル変位検出センサ18Cで検出された位置変位量はアキシャル電磁石13z1,13z2に対する補償電流に換算されて、各アキシャル電磁石に供給される。磁性回転体11の変位は各軸受の対をなす電磁石の励磁電流のみで定まるものではなく、他の電磁石対の励磁電流の影響や、他の軸受の励磁電流の影響も受けるので単純に定まるものではないが、バランス状態近傍の微小な変位については、磁性回転体11の位置変位量と軸受駆動電磁石に対して供給する補償電流の関係は一対一に対応するものとみなして良く、このため、補償テーブルはそれぞれのバランス状態毎に作成される。
The
回路駆動電源27は磁気軸受本体部10に電力を供給する電源として、磁気軸受装置を構成する電気回路21,22,24,25,26、モータ14、センサ18、その他必要な部位に電力を供給する。なお、図示しないモータ14、センサ18へは別系統で電力を供給しても良い。電気回路への電力供給とモータ14、センサ18等への電力供給を別にし、交流結合させる電力供給ラインとして電気回路への電力供給ラインを選択するのが、電磁石や変位検出センサからの影響が少なく、好ましい。
The circuit
専用ケーブル30には、制御装置20から磁気軸受本体部10への電力線が収納される。すなわち、軸受駆動パワーアンプ26から電磁石12Ax1,12Ax2,12Ay1,12Ay2,12Bx1,12Bx2,12By1,12By2,13z1,13z2への20本の電力線、モータ14(3相交流)への電力線、位置変位検出センサ18Ax,18Ay,18Bx,18By,18Cへの10本の電力線、回路駆動電源27から信号処理回路21及び変調搬送回路22への1本の共通電力線が収納されている。なお、本実施の形態ではケーブルにセンサその他の部位からの信号線が存在しないことが特徴である。
The
上記のように位置変位検出センサ18Ax,18Ay,18Bx,18By,18Cで位置変位検出センサターゲット17A,17B,17Cの位置(すなわち磁性回転体11の位置)を検出し、その検出信号を補償回路25により処理して軸受駆動パワーアンプ26に供給し、軸受駆動パワーアンプ26により得られる電磁石励磁電流をもって、対向するラジアル電磁石12Ax1,12Ax2等に発生する磁気吸引力或いは磁気反発力及び対向するアキシャル電磁石13z1、13z2に発生する磁気吸引力或いは磁気反発力を制御し、磁性回転体11に固定されたラジアル位置変位検出センサターゲット17Aをラジアル電磁石12Ax1,12Ax2間等の所定の位置及びラジアル位置変位検出センサターゲット17Bをラジアル電磁石12Bx1,12Bx2間等の所定の位置にそれぞれ非接触で磁気浮上支持制御する。また、アキシャル位置変位検出センサターゲット17Cをアキシャル電磁石13z1、13z2間の所定の位置に非接触で磁気浮上支持制御する。所定の位置とは、例えば電磁石間の中間の位置である。
As described above, the position displacement detection sensors 18Ax, 18Ay, 18Bx, 18By, and 18C detect the positions of the position displacement
[第2の実施の形態]
図3に第2の実施の形態における磁気軸受装置100Aのブロック図を例示する。第1の実施の形態における磁気軸受本体部10と制御装置部20間の信号の入出力間にA/D変換回路28、D/A変換回路29を設け、信号伝送をディジタル信号化する例を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 illustrates a block diagram of a
磁気軸受本体部10では、信号処理回路21と変調搬送回路22の間にA/D変換回路28を設け、信号処理回路21の出力をアナログ信号からディジタル信号に変換し変調搬送回路22に出力する。変調搬送回路22では搬送波をディジタル信号で変調し、ディジタル信号を搬送する搬送信号波としての変調波を生成して第1の交流結合器23Aで電力線と交流結合させる。制御装置20では、搬送波復調回路24で第2の交流結合器23Bで分離された変調波を復号してディジタル信号を復元する。搬送波復調回路24と補償回路25の間にD/A変換回路29を設け、復元されたディジタル信号をアナログ信号に変換して補償回路25に出力する。A/D変換回路28及びD/A変換回路29へは回路駆動電源27からの共通電力線により電力が供給される。
In the
本実施の形態によれば、ディジタル信号で搬送されるので、搬送の信頼性が高い。また、位置変位量の桁数を増やして精度の高い処理が可能である。
その他の構成は第1の実施の形態と同様であり、第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
According to the present embodiment, since the digital signal is used for conveyance, the conveyance reliability is high. In addition, high-precision processing is possible by increasing the number of digits of the position displacement amount.
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the same effects as those of the first embodiment are obtained.
[第3の実施の形態]
図4に第3の実施の形態における磁気軸受装置100Bのブロック図を例示する。第1の実施の形態では、交流結合を用いた電力線搬送は磁気軸受本体部10から制御装置20への一方向のみであるが、第3の実施の形態では磁気軸受本体部10と制御装置20間で双方向の電力線搬送を行なう例を説明する。すなわち、磁気軸受本体部10が第1の変調搬送回路22A、第1の交流結合部23Aを有し、制御装置20が第2の交流結合部23B、第1の搬送復調回路24Aを有し、第1の電力供給ライン30LA上を磁気軸受本体部10から制御装置20へ電力線搬送を行なうことに加えて、制御装置20が第2の変調搬送回路22B、第3の交流結合部23Cを有し、磁気軸受本体部10が第4の交流結合部23D、第2の搬送復調回路24Bを有し、第2の電力供給ライン30LB上を制御装置20から磁気軸受本体部10へ電力線搬送を行なう。例えば第1の実施の形態では制御装置20に設置されていた軸受け駆動パワーアンプ26が本実施の形態では磁気軸受本体部10内部に設置され、磁気軸受本体部10にある磁気軸受電磁石12Mへの励磁電流を供給し、磁性回転体11の位置を制御する。また、回路駆動電源27から信号処理回路21、第1、第2の変調搬送回路22A、第1、第2の搬送復調回路24A,24Bへは第1の電力供給ライン30LAで電力を供給し、軸受駆動パワーアンプ26へは第2の電力供給ライン30LBで電力を供給する。また、位置変位検出センサ18により検出された位置変位量は第1の変調搬送回路22A、第1の交流結合部23A、第2の交流結合部23B、第1の搬送波復調回路24Aを介して電力線搬送され、補償回路25に入力され、補償回路25からの出力信号は第2の変調搬送回路22B、第3の交流結合部23C、第4の交流結合部23D、第2の搬送波復調回路24Bを介して電力線搬送され、軸受駆動パワーアンプ26に供給される。ここで、第1の変調搬送回路22Aは変位検出センサ18からの検出信号で第1の搬送波を変調して第1の変調波を生成し、第1の交流結合部23Aは第1の変調波を第1の電力供給ライン30LAに交流結合して制御装置20に送信する。第1の搬送波復調回路24Aは第2の交流結合部23Bで分離された第1の変調波から検出信号を復調する。補償回路25は第1の搬送波復調回路24Aで復調された検出信号から磁性回転体11の変位を修正するための制御信号としての補償信号を生成する。さらに、第2の変調搬送回路22Bは補償回路25からの補償信号で第2の搬送波を変調して第2の変調波を生成し、第3の交流結合部23Cは第2の変調波を第2の電力供給ライン30LBに交流結合して制御装置20に送信する。第2の搬送波復調回路24Bは第4の交流結合部23Dで分離された第2の変調波から補償信号を復調して軸受駆動制御部26に供給する。
[Third Embodiment]
FIG. 4 illustrates a block diagram of a
この場合、制御装置20から磁気軸受本体部10に搭載した軸受駆動パワーアンプ26への電力供給線は2〜3本程度となり、制御装置20に軸受駆動パワーアンプ26を搭載して磁気軸受本体部10に搭載された電磁石12Mへ駆動電力を供給する場合の約20本に比べ,専用ケーブル内部の配線本数を飛躍的に減らす事ができる。
また、図示しないが、磁気軸受本体部10に搭載した変位検出センサ18以外の各種異常検出信号に関しても、適切な信号処理アンプを搭載し、第1、第2の変調搬送回路22A,22B、交流結合部23A〜23D、搬送波復調回路24A,24Bを経由して、電力線搬送する事により、専用ケーブル30に特別な配線を追加しなくても、異常信号を制御装置側に供給する事が可能になる。
In this case, the number of power supply lines from the
Further, although not shown, appropriate signal processing amplifiers are also mounted on various abnormality detection signals other than the
[第4の実施の形態]
第1の実施の形態は磁気軸受装置において、変位検出センサで検出した位置変位量を、磁気軸受本体部10から制御装置20へ交流結合による電力線搬送する例を説明したが、第4の実施の形態では、磁気軸受本体部10の機種識別信号を、磁気軸受本体部10から制御装置20へ交流結合による電力線搬送する例を説明する。
本実施の形態によれば、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
[Fourth Embodiment]
In the magnetic bearing device, the example in which the position displacement detected by the displacement detection sensor is conveyed from the
According to the present embodiment, it is possible to provide a method for easily identifying the type of the magnetic bearing main body by adding a small amount of components without adding the number of cable cores.
図5に第4の実施の形態における磁気軸受装置100Cのブロック図を例示する。第4の実施の形態における具体的な磁気軸受本体部10の軸受機構の構成は図1と同様である。図5において、磁気軸受本体部10は、磁気軸受電磁石12Mの他に、モータ14(図1参照)の駆動コイル31、位置変位検出センサ18、温度センサ32、回転センサ33を有し、さらに、高周波発振回路34、第1の交流結合回路35(第1の交流結合部23Eを含む)を有し、モータ14を駆動するモータ駆動コイル31への電力供給ライン30Lに高周波発振回路34からの信号を交流結合させている。また、制御装置20は、軸受駆動パワーアンプ26、補償回路25の他に、マルチ信号処理回路36、モータ駆動コイル31に電力を供給するモータ駆動用インバータ37、周波数検知回路38、第2の交流結合回路39(第2の交流結合部23Fを含む)を有し、モータ駆動用インバータ37からモータ14を駆動するモータ駆動コイル31への電力供給ライン30Lから高周波発振回路34の信号を交流結合により検知している。
FIG. 5 illustrates a block diagram of a
磁気軸受本体部10において、磁気軸受電磁石12M、モータ14、位置変位検出センサ18の機能は第1の実施の形態と同様である。また、第1の交流結合部23Eの機能は第1の実施の形態における第1の交流結合部23Aの機能と同様である。モータ駆動コイル31はモータ14駆動用のコイルで、3つのステータに3相交流電流を供給して、ロータである磁性回転体11を回転駆動する。温度センサ32は例えばターボ分子ポンプのようなヒータを設けた磁気軸受本体部10で所定の位置の温度を検出し、回転センサ33は磁性回転体11の回転速度を検出する。温度センサ32は、例えば固定子側にサーミスタなどの感熱素子を搭載している。また、回転センサ33は、例えばエンコーダ状の機構で、磁気軸受本体部10内の磁性回転体11側にターゲット部があり、磁気軸受本体部10の固定子側にはターゲット材を非接触モニタし、ターゲット材に切ったミゾなどの目標を検知し、回転数パルスとして信号処理している。高周波発振回路34は例えば、50〜60Hzの交流に比して高い100kHz〜30MHzの高周波信号を発生する。第1の交流結合回路35は高周波発振回路34が発生した高周波信号を第1の交流結合部23Eに供給して電力供給ラインに交流結合させ、電力供給ライン30L上を搬送させる。機種により高周波信号の発振周波数を変化させるので、高周波信号をそのまま電力供給ライン30Lと結合させればよく、AM変調、FM変調、PM変調等の変調を施す必要はない。また、高周波信号の周波数範囲を特定の範囲に限定して通過させるフィルタ回路を用いることにより、磁気軸受本体部の機種に応じて搬送波の周波数範囲を選定でき、1の高周波発振手段で複数の機種識別が可能になる。
In the
制御装置20において、軸受駆動パワーアンプ26、補償回路25の機能は第1の実施の形態と同様である。また、第2の交流結合部23Fの機能は第1の実施の形態における第2の交流結合部23Bの機能と同様である。モータ駆動用インバータ37はモータ駆動コイル31に電力を供給する。第2の交流結合回路39は電力供給ライン30Lに交流結合された高周波信号を第2の交流結合部23Fから分離して周波数検知回路38に供給する。周波数検知回路38は第2の交流結合回路39から供給された高周波信号の周波数を検出する。マルチ信号処理回路36は、回転センサ33、温度センサ32から検出された回転速度、温度をモータ駆動用インバータ37や図示しない温度コントローラが処理し易い信号に変換し、さらに、周波数検知回路38が検出した周波数から磁気軸受本体部10の機種を特定する。
In the
なお、第1の交流結合部23E、第2の交流結合部23Fにおける交流結合の手段は誘導型でも良く、静電結合型でも良いが、本実施の形態では誘導型を用いるものとする。
このように、本実施の形態によれば、ケーブル芯線数を追加することなく、少量の構成部品、高周波発振回路34、周波数検知回路38、と第1、第2の交流結合回路35、39、固有性判別手段(マルチ信号処理回路)36を追加することで簡易に磁気軸受本体部の機種識別を行う方法を提供できる。
Note that the AC coupling means in the first
Thus, according to the present embodiment, a small number of components, the high-
[第5の実施の形態]
図6に第5の実施の形態における磁気軸受装置100Dのブロック図を例示する。第4の実施の形態では交流結合が誘導結合型の例を説明したが、第5の実施の形態は静電容量型の例を示す。誘導結合型と静電容量型とどちらが有利かは結合する電力線側の条件に依存する。例えば、誘導結合型の場合、電力線側の回路には主電源が供給されるため、電流容量として主電源に対する充分な容量が必要であるのに対し、静電容量型では電力線に供給されている主電源の大きさによって、使用できる結合素子の電圧容量が限定される。
その他の構成は第4の実施の形態と同様であり、第4の実施の形態と同様な効果を奏する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 illustrates a block diagram of a
Other configurations are the same as those of the fourth embodiment, and the same effects as those of the fourth embodiment are obtained.
[第6の実施の形態]
図7に第6の実施の形態における磁気軸受装置100Eのブロック図を例示する。第4の実施の形態では高周波信号をそのまま電力供給ラインに交流結合する例を説明したが、本実施の形態では信号波としてパルス信号を使用する例を説明する。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 illustrates a block diagram of a
本実施の形態では、第4の実施の形態における高周波発振回路34の代わりに、特定パルス発振回路41、搬送波発生回路42とAM/FM変調回路43を有する。また、第4の実施の形態における周波数検知回路38の代わりに、復調変調回路44とパルス復調回路45を有する。パルス発振回路としての特定パルス発振回路41は信号波として特定周期のパルスを発振する。搬送波発生回路42は搬送波を発生し、第1の実施の形態の搬送波発生回路と同様に機能する。AM/FM変調回路43は信号波を用いて搬送波をAM変調又はFM変調して、変調波を第1の交流結合回路35に送信する。この場合には変調により、例えば機種番号により変調度や変調指数を変更する等により、機種を識別可能とすることができる。復調変調回路44は電力線搬送された変調波から搬送波とパルス信号を分離し、変調度や変調指数を求める。パルス復調回路45はパルス周期検知回路として復調変調回路44で分離されたパルス信号からパルス周期を求める。変調度、変調指数、パルス周期はマルチ信号処理回路36に送信され、マルチ信号処理回路36で機種が特定される。すなわち、マルチ信号処理回路36は固有性判別手段としての機能を有する。
本実施の形態では、機種を(a)パルス信号で識別する、(b)搬送波で識別する、(c)両者の組み合わせで識別する、の3種類がある。
In the present embodiment, a specific
In this embodiment, there are three types: (a) identifying with a pulse signal, (b) identifying with a carrier wave, and (c) identifying with a combination of both.
図8に第6の実施の形態における搬送波とパルス信号の例を示す。図8(a)は基本となる搬送波を示す。横軸は時間(ns)で搬送波は約5MHzである。図8(b)、(c)は搬送波は同一で、信号波であるパルス信号の周期を変化させる例である。図8(b)ではパルス信号Aの周期は約250kHz、図8(c)ではパルス信号Bの周期は約33kHzであり、このようにパルス信号の周期を変化させて、パルス復調回路45で周期を検出することにより、磁気軸受本体部の機種の判別が可能である。また、搬送波を信号波でAM変調する場合にはパルス強度が変化するので、この場合にはパルス復調回路45でパルス強度を検出することにより、磁気軸受本体部の機種の判別が可能である。図8(d)は搬送波の周波数を変化させる例である。搬送周波数の変化はFM変調で行なわれる。搬送波周波数Aは約5MHz、搬送波周波数Bは約500kHzであり、このように搬送波周波数を変化させて、復調変調回路44で搬送波周波数を検出することにより、磁気軸受本体部の機種の判別が可能である。また、発振周波数は同一の搬送波を用い、機種毎に特定のパルス信号を搬送波によって変調する事で、又はパルス信号は同一で、機種毎に搬送波の周波数を変化させる事で、構成する信号処理回路の周波数処理帯域を狭小範囲に限ることにより、複数の機種識別を行う事が可能となる。
FIG. 8 shows an example of a carrier wave and a pulse signal in the sixth embodiment. FIG. 8A shows a basic carrier wave. The horizontal axis is time (ns) and the carrier wave is about 5 MHz. 8B and 8C are examples in which the carrier wave is the same and the period of the pulse signal which is a signal wave is changed. In FIG. 8B, the period of the pulse signal A is about 250 kHz, and in FIG. 8C, the period of the pulse signal B is about 33 kHz. By detecting this, it is possible to determine the model of the magnetic bearing main body. In addition, when the carrier wave is AM-modulated with a signal wave, the pulse intensity changes. In this case, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に種々変更を加えられることは明白である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that various modifications can be made to the embodiments.
例えば、以上の実施の形態では、変位検出センサで検出した位置変位量を電力線搬送する例と、磁気軸受本体部の機種識別信号を電力線搬送する例とを別々に説明したが、両者を共に電力線搬送することも可能である。この場合、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第1、第2の交流結合部は共通のものを用いても良く、別のものを用いても良い。また、この場合に、磁気軸受本体部と制御装置間で双方向の電力線搬送を行なっても良い。また、位置変位量の電力線搬送の態様や機種識別信号の電力線搬送の態様も多様可能である。また、以上の実施の形態では、磁気軸受本体部の機種識別に高周波発振回路を用いる例とパルス発振回路を用いる例を別個に説明したが、両者を搭載し切り替えて使用しても良い。また、図2〜図4では、モータ、モータ及び位置変位検出センサへの電力供給ラインが図示されていないが、これらの電力供給ラインが専用ケーブル中に含まれていても良い。また、温度センサ、回転センサ等のモニタ信号系が図示されていないが、これらのモニタ信号を電力線搬送しても良い。また、図5〜図7では、変位検出センサで検出した位置変位量を電力線搬送する系が図示されていないが、これらを電力線搬送しても良い。 For example, in the above embodiment, the example in which the position displacement amount detected by the displacement detection sensor is conveyed on the power line and the example in which the model identification signal of the magnetic bearing main body is conveyed on the power line are described separately. It can also be transported. In this case, the power supply line and the first and second AC coupling units used for power line conveyance may be the same or different. In this case, bidirectional power line conveyance may be performed between the magnetic bearing main body and the control device. In addition, the power line carrying mode of the position displacement amount and the power line carrying mode of the model identification signal can be various. In the above embodiment, the example of using the high-frequency oscillation circuit and the example of using the pulse oscillation circuit are separately described for identifying the model of the magnetic bearing main body, but both may be mounted and switched. 2 to 4, the power supply lines to the motor, the motor, and the position displacement detection sensor are not illustrated, but these power supply lines may be included in the dedicated cable. Further, although monitor signal systems such as a temperature sensor and a rotation sensor are not shown, these monitor signals may be conveyed on the power line. 5-7, although the system which carries out the power line conveyance of the positional displacement amount detected by the displacement detection sensor is not shown in figure, you may carry these through a power line.
また、交流結合について、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第1、第2の交流結合部は共通のものを用いても良く、別のものを用いても良い。第1、第2の電力供給ライン及び第1〜第4の交流結合部についても同様である。また、交流結合の方式は誘導型を用いても良く、静電容量型を用いても良い。また、電力線搬送に用いる電力供給ライン及び第1、第2の交流結合部を共通に用いる場合、時間を区切って切り替えて使用しても良く、異なる周波数の搬送波で同時に搬送しても良い。また、電力供給ラインは直流でも良く、商用程度の低周波交流でも良い。また、電力供給用の電源は1個に限られず複数個に分離されていても良く、専用ケーブルも1本に限られず複数本に分離されていても良い。また、軸受、回転駆動モータの数、これらの電磁石数、位置変位検出センサの数、配置等は設計に応じて多様に変更可能である。また、以上の実施の形態では、磁気軸受本体部の磁性回転体の連結先については特に説明していないが、典型的には、ターボ分子ポンプの回転軸、エキシマレーザのガス撹拌ファンの回転軸、半導体製造装置内の回転機構の回転軸、マニュピュレータの回転機構の回転軸等、種々の回転軸に連結される。特に高真空中の回転機構には、摩擦のない磁気軸受を利用するのが好適である。 Moreover, about AC coupling, the power supply line used for power line conveyance and the first and second AC coupling units may be the same or different. The same applies to the first and second power supply lines and the first to fourth AC coupling portions. The AC coupling method may be an inductive type or a capacitive type. When the power supply line and the first and second AC coupling units used for power line transportation are used in common, they may be switched by dividing time or may be simultaneously transported by using carrier waves having different frequencies. The power supply line may be a direct current or a commercial low frequency alternating current. The power supply for supplying power is not limited to one, and may be separated into a plurality of power supplies, and the dedicated cable is not limited to one and may be separated into a plurality of cables. In addition, the number of bearings, rotational drive motors, the number of these electromagnets, the number of position displacement detection sensors, the arrangement, and the like can be variously changed according to the design. In the above embodiment, the connection destination of the magnetic rotating body of the magnetic bearing main body is not particularly described. Typically, the rotating shaft of the turbo molecular pump, the rotating shaft of the gas stirring fan of the excimer laser is typically used. The rotating shaft of the rotating mechanism in the semiconductor manufacturing apparatus and the rotating shaft of the rotating mechanism of the manipulator are connected to various rotating shafts. In particular, it is preferable to use a magnetic bearing without friction for a rotating mechanism in a high vacuum.
本発明は、磁気軸受装置に利用される。 The present invention is used in a magnetic bearing device.
10,10X,10Y 磁気軸受本体部
11 磁性回転体
12M 電磁石
12A,12B ラジアル磁気軸受
12Ax1,12Ax2,12Ay1,12Ay2,12Bx1,12Bx2,12By1,12By2 ラジアル電磁石
13 アキシャル磁気軸受
13z1,13z2 アキシャル電磁石
14 モータ
14a,14b,14c モータ用電磁石
15 ロータ
16A,16B ラジアル磁気軸受ターゲット
16C アキシャル磁気軸受ターゲット
17A,17B ラジアル変位検出センサターゲット
17C アキシャル変位検出センサターゲット
18A,18B ラジアル変位検出センサ
18Ax,18Ay,18Bx,18By ラジアル変位検出センサ
18C アキシャル変位検出センサ
20,20X,20Y 制御装置
21 信号処理回路
22 搬送信号波生成手段(変調搬送回路)
22A,22B 第1、第2の搬送信号波生成手段(第1、第2の変調搬送回路)
23A〜23D 第1〜第4の交流結合部
24 搬送信号波検出手段(搬送波復調回路)
24A,24B 第1、第2の搬送信号波検出手段(第1、第2の搬送波復調回路)
25 制御信号生成手段(補償回路)
26 磁気軸受駆動電流制御部(軸受駆動パワーアンプ)
27 電源(回路駆動電源)
28 A/D変換回路
29 D/A変換回路
30,30X,30Y 専用ケーブル
30L 電力供給ライン
30LA,30LB 第1、第2の電力供給ライン
31 モータ駆動コイル
32 温度センサ
33 回転センサ
34 高周波発振手段(高周波発振回路)
35 第1の交流結合回路
36 固有性判別手段(マルチ信号処理回路)
37 モータ駆動用インバータ
38 周波数検知回路
39 第2の交流結合回路
41 パルス発振回路(特定パルス発振回路)
42 搬送波発生回路
43 AM/FM変調回路
44 復調変調回路
45 パルス周期検知回路(パルス復調回路)
51 磁気軸受電磁石
52 位置変位検出センサ
53 信号処理回路
54 補償回路
55 軸受駆動パワーアンプ
56 回路駆動電源
57 温度センサ
58 回転センサ
59 モータ駆動コイル
61 モータ駆動用インバータ
62 マルチ信号処理回路
100,100A〜100E,100X,100Y 磁気軸受装置
10, 10X, 10Y
22A, 22B First and second carrier signal wave generating means (first and second modulation carrier circuits)
23A-23D 1st-4th
24A, 24B First and second carrier signal wave detection means (first and second carrier wave demodulation circuits)
25 Control signal generation means (compensation circuit)
26 Magnetic bearing drive current controller (bearing drive power amplifier)
27 Power supply (circuit drive power supply)
28 A / D conversion circuit 29 D /
35 First
37 Inverter for
42 Carrier
51
Claims (24)
前記磁気軸受本体部に電力を供給する電源と、前記磁力を調節し前記磁性回転体の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段とを有する制御装置と;
前記制御装置から前記磁気軸受本体部に電力を供給する電力供給ラインとを備え;
前記磁気軸受本体部は、搬送信号波を生成する搬送信号波生成手段と、前記搬送信号波生成手段で生成された搬送信号波を前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信する第1の交流結合部とを有し;
前記制御装置は、前記電力供給ラインに交流結合された前記搬送信号波を分離する第2の交流結合部と、前記第2の交流結合部で分離された前記搬送信号波を検出する搬送信号波検出手段とを有する;
磁気軸受装置。 A magnetic bearing main body having an electromagnet that generates a magnetic force for magnetically levitating and rotating the magnetic rotating body and functions as a magnetic bearing;
A control device having a power source for supplying electric power to the magnetic bearing main body, and a control signal generating means for generating a control signal for adjusting the magnetic force and controlling the floating position of the magnetic rotating body;
A power supply line for supplying power from the control device to the magnetic bearing main body;
The magnetic bearing main body includes a carrier signal wave generating unit that generates a carrier signal wave, and a carrier signal wave generated by the carrier signal wave generating unit that is AC-coupled to the power supply line and transmitted to the control device. 1 AC coupling part;
The control device includes: a second AC coupling unit that separates the carrier signal wave that is AC-coupled to the power supply line; and a carrier signal wave that detects the carrier signal wave separated by the second AC coupling unit. Detecting means;
Magnetic bearing device.
前記磁気軸受本体部に電力を供給する電源と、前記磁力を調節し前記磁性回転体の浮上位置を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段とを有する制御装置と;
前記制御装置から前記磁気軸受本体部に電力を供給する互いに異なる第1の電力供給ライン及び第2の電力供給ラインとを備え;
前記磁気軸受本体部は、第1の搬送信号波を生成する第1の搬送信号波生成手段と、前記第1の搬送信号波生成手段で生成された第1の搬送信号波を前記第1の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信する第1の交流結合部とを有し;
前記制御装置は、前記第1の電力供給ラインに交流結合された前記第1の搬送信号波を分離する第2の交流結合部と、前記第2の交流結合部で分離された前記第1の搬送信号波を検出する第1の搬送信号波検出手段とを有し;
前記制御装置は、さらに、第2の搬送信号波を生成する第2の搬送信号波生成手段と、前記第2の搬送信号波生成手段で生成された第2の搬送信号波を前記第2の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信する第3の交流結合部とを有し;
前記磁気軸受本体部は、さらに、前記第2の電力供給ラインに交流結合された前記第2の搬送信号波を分離する第4の交流結合部と、前記第4の交流結合部で分離された前記第2の搬送信号波を検出する第2の搬送信号波検出手段とを有する;
磁気軸受装置。 A magnetic bearing main body having an electromagnet that generates a magnetic force for magnetically levitating and rotating the magnetic rotating body and functions as a magnetic bearing;
A control device having a power source for supplying electric power to the magnetic bearing main body, and a control signal generating means for generating a control signal for adjusting the magnetic force and controlling the floating position of the magnetic rotating body;
A first power supply line and a second power supply line different from each other for supplying power from the control device to the magnetic bearing body;
The magnetic bearing main body includes a first carrier signal wave generating unit that generates a first carrier signal wave, and a first carrier signal wave generated by the first carrier signal wave generating unit. A first AC coupling unit that is AC coupled to the power supply line and transmits to the control device;
The control device includes: a second AC coupling unit that separates the first carrier signal wave that is AC coupled to the first power supply line; and the first AC coupling unit that is separated by the second AC coupling unit. First carrier signal wave detection means for detecting a carrier signal wave;
The control device further includes a second carrier signal wave generating unit that generates a second carrier signal wave, and a second carrier signal wave generated by the second carrier signal wave generating unit. A third AC coupling unit that is AC coupled to the power supply line and transmits to the control device;
The magnetic bearing main body is further separated by a fourth AC coupling unit that separates the second carrier signal wave that is AC-coupled to the second power supply line, and the fourth AC coupling unit. Second carrier signal wave detecting means for detecting the second carrier signal wave;
Magnetic bearing device.
前記制御装置は前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部を有し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し、前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御する;
請求項1に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing body has a displacement detection sensor for detecting the displacement of the magnetic rotating body, and the carrier signal wave generating means modulates a carrier wave with a detection signal from the displacement detection sensor to modulate the carrier signal wave. A modulation carrier circuit for generating a wave, wherein the first AC coupling unit AC-couples the modulated wave generated by the modulation carrier circuit to the power supply line and transmits the modulated wave to the control device;
The control device includes a magnetic bearing drive current control unit that adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the control signal, and the carrier signal wave detection unit is configured to detect the carrier wave from the modulated wave separated by the second AC coupling unit. A carrier demodulation circuit for demodulating the detection signal, and the control signal generating means generates a compensation signal as the control signal for correcting the displacement of the magnetic rotating body from the detection signal demodulated by the carrier demodulation circuit The magnetic bearing drive current control unit supplies a compensation circuit to the magnetic bearing drive current control unit, and the magnetic bearing drive current control unit adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the compensation signal to reduce the displacement. Control the body's flying position;
The magnetic bearing device according to claim 1.
又は/及び、前記電磁石は、前記磁性回転体の軸方向の位置を調整するアキシャル電磁石を含み、前記変位検出センサは、前記磁性回転体の軸方向の変位を検出するアキシャル変位検出センサを含み、前記磁気軸受駆動電流制御部は、前記アキシャル変位検出センサの検出信号に基づいて前記アキシャル電磁石の磁力を調節する;
請求項3に記載の磁気軸受装置。 The electromagnet includes a radial electromagnet that adjusts a radial position of the magnetic rotating body, and the displacement detection sensor includes a radial displacement detection sensor that detects a radial displacement of the magnetic rotating body, and drives the magnetic bearing. A current control unit adjusts the magnetic force of the radial electromagnet based on a detection signal of the radial displacement detection sensor;
Alternatively, the electromagnet includes an axial electromagnet that adjusts an axial position of the magnetic rotating body, and the displacement detection sensor includes an axial displacement detection sensor that detects an axial displacement of the magnetic rotating body, The magnetic bearing drive current control unit adjusts the magnetic force of the axial electromagnet based on a detection signal of the axial displacement detection sensor;
The magnetic bearing device according to claim 3.
請求項4に記載の磁気軸受装置。 The power supply line is a wiring that supplies power to any of a motor, the radial electromagnet, the axial electromagnet, the radial displacement detection sensor, an axial displacement detection sensor, or an electric circuit;
The magnetic bearing device according to claim 4.
請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の磁気軸受装置。 For the modulation in the modulation carrier circuit, an amplitude modulation method, a frequency modulation method, a phase modulation method, a spread spectrum modulation method or a combination thereof is used;
The magnetic bearing device according to any one of claims 3 to 5.
請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の磁気軸受装置。 A plurality of frequency regions are used for the carrier wave;
The magnetic bearing device according to any one of claims 3 to 5.
前記制御装置は、前記搬送波復調回路で復調された検出信号をD/A変換して前記補償回路に供給するD/A変換回路を有する;
請求項3乃至請求項7のいずれか1項に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing main body has an A / D conversion circuit that A / D converts a detection signal from the displacement detection sensor and supplies the signal to the modulation carrier circuit;
The control device includes a D / A conversion circuit that D / A converts the detection signal demodulated by the carrier wave demodulation circuit and supplies the detection signal to the compensation circuit;
The magnetic bearing device according to claim 3.
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing body has a signal processing circuit that processes a detection signal from the displacement detection sensor and supplies the detection signal to the modulation carrier circuit via the modulation carrier circuit or the A / D conversion circuit;
The magnetic bearing device according to claim 3.
請求項3乃至請求項9のいずれか1項に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing body detects a monitor signal such as the number of rotations and temperature of the magnetic rotating body, and the modulation carrier circuit modulates the carrier wave with these monitor signals to generate the modulated wave;
The magnetic bearing device according to any one of claims 3 to 9.
前記制御装置において、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し;
前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御する;
請求項1に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing main body includes a displacement detection sensor that detects the displacement of the magnetic rotating body, and a magnetic bearing drive current control unit that adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the control signal, and the carrier signal wave generating means Includes a modulation carrier circuit that modulates a carrier wave with a detection signal from the displacement detection sensor to generate a modulated wave as the carrier signal wave, and the first AC coupling unit is a modulation generated by the modulation carrier circuit. A wave is AC coupled to the power supply line and transmitted to the controller;
In the control apparatus, the carrier signal wave detection means includes a carrier demodulation circuit that demodulates the detection signal from the modulated wave separated by the second AC coupling unit, and the control signal generation means includes the carrier demodulation circuit A compensation circuit that generates a compensation signal as the control signal for correcting the displacement of the magnetic rotating body from the detection signal demodulated in step S3 and supplies the compensation signal to the magnetic bearing drive current control unit;
The magnetic bearing drive current control unit adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the compensation signal and controls the floating position of the magnetic rotating body so as to reduce the displacement;
The magnetic bearing device according to claim 1.
前記制御装置において、前記第1の搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記第1の変調波から前記検出信号を復調する第1の搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記第1の搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成する補償回路を有し;
前記制御装置において、さらに、前記第2の搬送信号波生成手段は前記補償回路からの補償信号で第2の搬送波を変調して前記第2の搬送信号波としての第2の変調波を生成する第2の変調搬送回路を有し、前記第3の交流結合部は前記第2の変調波を前記第2の電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し;
前記磁気軸受本体部において、さらに、前記第2の搬送信号波検出手段は前記第4の交流結合部で分離された前記第2の変調波から前記補償信号を復調して前記軸受駆動制御部に供給する第2の搬送波復調回路を有し;
前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御する;
請求項2に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing main body includes a displacement detection sensor that detects the displacement of the magnetic rotating body, and a magnetic bearing drive current control unit that adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the control signal, and the first transport signal. The wave generation means includes a first modulation carrier circuit that modulates a first carrier wave with a detection signal from the displacement detection sensor to generate a first modulation wave as the first carrier signal wave, An AC coupling unit that couples the first modulated wave to the first power supply line and transmits the first modulated wave to the control device;
In the control device, the first carrier signal wave detection means includes a first carrier demodulation circuit that demodulates the detection signal from the first modulated wave separated by the second AC coupling unit, Control signal generating means has a compensation circuit for generating a compensation signal as the control signal for correcting the displacement of the magnetic rotating body from the detection signal demodulated by the first carrier wave demodulation circuit;
In the control device, the second carrier signal wave generating means further modulates a second carrier wave with a compensation signal from the compensation circuit to generate a second modulated wave as the second carrier signal wave. Having a second modulation carrier circuit, and the third AC coupling unit AC couples the second modulated wave to the second power supply line and transmits the second modulated wave to the control device;
In the magnetic bearing main body, the second carrier signal wave detecting means further demodulates the compensation signal from the second modulated wave separated by the fourth AC coupling unit to the bearing drive control unit. A second carrier demodulation circuit for supplying;
The magnetic bearing drive current control unit adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the compensation signal and controls the floating position of the magnetic rotating body so as to reduce the displacement;
The magnetic bearing device according to claim 2.
前記制御装置において、前記第2の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記高周波信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路を有し;
前記制御装置は前記周波数検知回路で検知された周波数に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する;
請求項1に記載の磁気軸受装置。 In the magnetic bearing main body, the carrier signal wave generating means has high frequency oscillation means for oscillating a high frequency signal, and the first AC coupling part uses the high frequency signal oscillated by the high frequency oscillation means as the carrier signal wave. AC coupled to a power supply line and transmitted to the controller;
In the control device, the second AC coupling unit separates the high-frequency signal AC-coupled to the power supply line, and the carrier signal wave detection means is the high-frequency signal separated by the second AC coupling unit. Having a frequency detection circuit for detecting the frequency from
The control device has a uniqueness determining means for identifying the uniqueness of the magnetic bearing main body based on the frequency detected by the frequency detection circuit;
The magnetic bearing device according to claim 1.
前記制御装置において、前記第2の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記パルス信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記パルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路を有し;
前記制御装置は前記パルス周期検知回路で検知されたパルス周期に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する;
請求項1に記載の磁気軸受装置。 In the magnetic bearing main body, the carrier signal wave generating means has a pulse oscillation circuit that oscillates a pulse signal, and the first AC coupling unit uses the pulse signal oscillated by the pulse oscillation circuit as a carrier signal wave. AC coupled to a power supply line and transmitted to the controller;
In the control device, the second AC coupling unit separates the pulse signal AC-coupled to the power supply line, and the carrier signal wave detection means is the pulse signal separated by the second AC coupling unit. A pulse period detection circuit for detecting a pulse period from
The control device includes uniqueness determining means for identifying the uniqueness of the magnetic bearing body based on the pulse period detected by the pulse period detection circuit;
The magnetic bearing device according to claim 1.
請求項13又は請求項14に記載の磁気軸受装置。 The power supply line is a wiring for supplying power to an electric circuit;
The magnetic bearing device according to claim 13 or 14.
請求項13に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing body has a filter circuit that allows a high-frequency signal from the high-frequency oscillation means to pass within a specific range.
The magnetic bearing device according to claim 13.
前記制御装置において、前記第2の交流結合部は前記第1の電力供給ラインに交流結合された前記高周波信号を分離し、前記第1の搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路を有し;
前記制御装置は前記周波数検知回路で検知された周波数に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する;
請求項2に記載の磁気軸受装置。 In the magnetic bearing main body, the first carrier signal wave generating means has high frequency oscillation means for oscillating a high frequency signal, and the first AC coupling part carries the high frequency signal oscillated by the high frequency oscillation means as a carrier signal. AC coupled as a wave to the first power supply line and transmitted to the controller;
In the control device, the second AC coupling unit separates the high-frequency signal AC-coupled to the first power supply line, and the first carrier signal wave detecting means is the second AC coupling unit. A frequency detection circuit for detecting a frequency from the separated high-frequency signal;
The control device has a uniqueness determining means for identifying the uniqueness of the magnetic bearing main body based on the frequency detected by the frequency detection circuit;
The magnetic bearing device according to claim 2.
前記制御装置において、前記第2の交流結合部は前記第1の電力供給ラインに交流結合された前記パルス信号を分離し、前記第1の搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記パルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路を有し;
前記制御装置は前記パルス周期検知回路で検知されたパルス周期に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する;
請求項2に記載の磁気軸受装置。 In the magnetic bearing main body, the first carrier signal wave generating means has a pulse oscillation circuit that oscillates a pulse signal, and the first AC coupling unit carries the pulse signal oscillated by the pulse oscillation circuit as a carrier signal. AC coupled as a wave to the first power supply line and transmitted to the controller;
In the control device, the second AC coupling unit separates the pulse signal AC-coupled to the first power supply line, and the first carrier signal wave detecting means is the second AC coupling unit. A pulse period detection circuit for detecting a pulse period from the separated pulse signal;
The control device includes uniqueness determining means for identifying the uniqueness of the magnetic bearing body based on the pulse period detected by the pulse period detection circuit;
The magnetic bearing device according to claim 2.
前記制御装置は前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部を有し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し、前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御し;
さらに、前記磁気軸受本体部において、前記搬送信号波生成手段は高周波信号を発振する高周波発振手段を有し、前記第1の交流結合部は前記高周波発振手段で発振された高周波信号を搬送信号波として前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し;
前記制御装置において、前記第2の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記高周波信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記高周波信号から周波数を検知する周波数検知回路を有し;
前記制御装置は前記周波数検知回路で検知された周波数に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する;
請求項1に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing body has a displacement detection sensor for detecting the displacement of the magnetic rotating body, and the carrier signal wave generating means modulates a carrier wave with a detection signal from the displacement detection sensor to modulate the carrier signal wave. A modulation carrier circuit for generating a wave, wherein the first AC coupling unit AC-couples the modulated wave generated by the modulation carrier circuit to the power supply line and transmits the modulated wave to the control device;
The control device includes a magnetic bearing drive current control unit that adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the control signal, and the carrier signal wave detection unit is configured to detect the carrier wave from the modulated wave separated by the second AC coupling unit. A carrier demodulation circuit for demodulating the detection signal, and the control signal generating means generates a compensation signal as the control signal for correcting the displacement of the magnetic rotating body from the detection signal demodulated by the carrier demodulation circuit The magnetic bearing drive current control unit supplies a compensation circuit to the magnetic bearing drive current control unit, and the magnetic bearing drive current control unit adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the compensation signal to reduce the displacement. Control the body's floating position;
Further, in the magnetic bearing main body, the carrier signal wave generating means has high frequency oscillation means for oscillating a high frequency signal, and the first AC coupling part receives the high frequency signal oscillated by the high frequency oscillation means as a carrier signal wave. And AC coupled to the power supply line and transmitted to the controller;
In the control device, the second AC coupling unit separates the high-frequency signal AC-coupled to the power supply line, and the carrier signal wave detection means is the high-frequency signal separated by the second AC coupling unit. Having a frequency detection circuit for detecting the frequency from
The control device has a uniqueness determining means for identifying the uniqueness of the magnetic bearing main body based on the frequency detected by the frequency detection circuit;
The magnetic bearing device according to claim 1.
前記制御装置は前記制御信号に基づいて前記電磁石の磁力を調整する磁気軸受駆動電流制御部を有し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記変調波から前記検出信号を復調する搬送波復調回路を有し、前記制御信号生成手段は前記搬送波復調回路で復調された前記検出信号から前記磁性回転体の変位を修正するための前記制御信号としての補償信号を生成して前記磁気軸受駆動電流制御部に供給する補償回路を有し、前記磁気軸受駆動電流制御部は前記補償信号に基づいて前記電磁石の磁力を調節し、前記変位を減少するように前記磁性回転体の浮上位置を制御し;
さらに、前記磁気軸受本体部において、前記搬送信号波生成手段はパルス信号を発振するパルス発振回路を有し、前記第1の交流結合部は前記パルス発振回路で発振されたパルス信号を搬送信号波として前記電力供給ラインに交流結合して前記制御装置に送信し;
前記制御装置において、前記第2の交流結合部は前記電力供給ラインに交流結合された前記パルス信号を分離し、前記搬送信号波検出手段は前記第2の交流結合部で分離された前記パルス信号からパルス周期を検知するパルス周期検知回路を有し;
前記制御装置は前記パルス周期検知回路で検知されたパルス周期に基づいて前記磁気軸受本体部の固有性を識別する固有性判別手段を有する;
請求項1に記載の磁気軸受装置。 The magnetic bearing body has a displacement detection sensor for detecting the displacement of the magnetic rotating body, and the carrier signal wave generating means modulates a carrier wave with a detection signal from the displacement detection sensor to modulate the carrier signal wave. A modulation carrier circuit for generating a wave, wherein the first AC coupling unit AC-couples the modulated wave generated by the modulation carrier circuit to the power supply line and transmits the modulated wave to the control device;
The control device includes a magnetic bearing drive current control unit that adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the control signal, and the carrier signal wave detection unit is configured to detect the carrier wave from the modulated wave separated by the second AC coupling unit. A carrier demodulation circuit for demodulating the detection signal, and the control signal generating means generates a compensation signal as the control signal for correcting the displacement of the magnetic rotating body from the detection signal demodulated by the carrier demodulation circuit The magnetic bearing drive current control unit supplies a compensation circuit to the magnetic bearing drive current control unit, and the magnetic bearing drive current control unit adjusts the magnetic force of the electromagnet based on the compensation signal to reduce the displacement. Control the body's floating position;
Further, in the magnetic bearing main body, the carrier signal wave generating means has a pulse oscillation circuit that oscillates a pulse signal, and the first AC coupling unit converts the pulse signal oscillated by the pulse oscillation circuit into a carrier signal wave. And AC coupled to the power supply line and transmitted to the controller;
In the control device, the second AC coupling unit separates the pulse signal AC-coupled to the power supply line, and the carrier signal wave detection means is the pulse signal separated by the second AC coupling unit. A pulse period detection circuit for detecting a pulse period from
The control device includes uniqueness determining means for identifying the uniqueness of the magnetic bearing body based on the pulse period detected by the pulse period detection circuit;
The magnetic bearing device according to claim 1.
請求項19又は請求項20に記載の磁気軸受装置。 Based on the uniqueness of the magnetic bearing main body identified by the uniqueness discriminating means, the compensation circuit can set parameters corresponding to the model when generating the compensation signal;
The magnetic bearing device according to claim 19 or 20.
前記磁気軸受装置により磁気浮上されて回転する磁性回転体と;
前記磁性回転体と連結し回転するロータ本体部とを備える;
回転システム。 A magnetic bearing device according to any one of claims 1 to 21;
A magnetic rotating body that is magnetically levitated and rotated by the magnetic bearing device;
A rotor main body connected to the magnetic rotating body and rotating;
Rotating system.
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