JP2808816B2 - 磁気非接触支承装置 - Google Patents
磁気非接触支承装置Info
- Publication number
- JP2808816B2 JP2808816B2 JP2105814A JP10581490A JP2808816B2 JP 2808816 B2 JP2808816 B2 JP 2808816B2 JP 2105814 A JP2105814 A JP 2105814A JP 10581490 A JP10581490 A JP 10581490A JP 2808816 B2 JP2808816 B2 JP 2808816B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- coils
- power
- rotor
- electromagnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
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
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気力で非接触支承する装置、たとえば磁
気軸受に関する。
気軸受に関する。
従来の磁気軸受は、第２図のラジアル軸受に示すよう
に、回転させるロータ１と一定ギャップを介して対向す
るように２つの電磁石2,3が図示しない固定側に固定さ
れ、それぞれにコイル12,13を巻回して、対応する電力
増幅器4,5により電流が供給されている。
に、回転させるロータ１と一定ギャップを介して対向す
るように２つの電磁石2,3が図示しない固定側に固定さ
れ、それぞれにコイル12,13を巻回して、対応する電力
増幅器4,5により電流が供給されている。
ロータ１の浮上位置は固定側電磁石の近傍に設けたセ
ンサヘッド11と変位検出器10とで構成される変位センサ
によって検出される。その検出信号xfは浮上位置指令xs
との差が比較器９によって求められ、これを受けて制御
器８が働いて前記２つの電力増幅器4,5に指令を与えて
いる。
ンサヘッド11と変位検出器10とで構成される変位センサ
によって検出される。その検出信号xfは浮上位置指令xs
との差が比較器９によって求められ、これを受けて制御
器８が働いて前記２つの電力増幅器4,5に指令を与えて
いる。
このような構成において、ロータ１の浮上位置が変位
センサによって検出されると、比較器９と制御器８とが
働いて２つの電力増幅器4,5に指令IS1,IS2を与え、これ
に応じてコイル12,13に電流I1,I2が供給される。この電
流により電磁石2,3とロータ１との間に磁気吸引力F1,F2
が作用し、合力Ｆ＝F1−F2がロータを上に引き上げる力
として作用する。
センサによって検出されると、比較器９と制御器８とが
働いて２つの電力増幅器4,5に指令IS1,IS2を与え、これ
に応じてコイル12,13に電流I1,I2が供給される。この電
流により電磁石2,3とロータ１との間に磁気吸引力F1,F2
が作用し、合力Ｆ＝F1−F2がロータを上に引き上げる力
として作用する。
ロータ１が指定位置より下に位置する時はI1がI2より
大きくなるように、またロータ１が指定位置より上に位
置する時はI2がI1より大きくなるように制御器８が働
き、ロータ１は浮上指令位置xsに対応する浮上位置に保
持され、非接触支承されるのである。
大きくなるように、またロータ１が指定位置より上に位
置する時はI2がI1より大きくなるように制御器８が働
き、ロータ１は浮上指令位置xsに対応する浮上位置に保
持され、非接触支承されるのである。
図には、横方向は図示していないが、縦方向と同様に
構成されている。
構成されている。
上記のように、磁気軸受は位置サーボ系を成して、定
位置制御されているが、変位が生じた際、ロータを指定
位置に戻そうとして電流値が変化させられる。その指令
に対する電流の立上がりによりロータ位置の復帰する速
さが左右され、立上がりが遅いとロータの復帰速さはゆ
るやかになり、立上がりが速いとすばやく復帰すること
ができる。
位置制御されているが、変位が生じた際、ロータを指定
位置に戻そうとして電流値が変化させられる。その指令
に対する電流の立上がりによりロータ位置の復帰する速
さが左右され、立上がりが遅いとロータの復帰速さはゆ
るやかになり、立上がりが速いとすばやく復帰すること
ができる。
ロータに生ずる振動に対して制振させることを考える
と、前記の電流の立上がりが遅ければ、振動に応じた指
令はあるものの、電流は指令に対する、応答が悪く、制
振能力が低下して、制振するのが困難となる場合があ
る。一方、電流の立上がりが速ければ、振動に応じた指
令に対して電流がよく応答し、制振能力が高くて、よく
制振される。このように電流の立上がりを良くする方が
軸受の性能として良くなる訳である。
と、前記の電流の立上がりが遅ければ、振動に応じた指
令はあるものの、電流は指令に対する、応答が悪く、制
振能力が低下して、制振するのが困難となる場合があ
る。一方、電流の立上がりが速ければ、振動に応じた指
令に対して電流がよく応答し、制振能力が高くて、よく
制振される。このように電流の立上がりを良くする方が
軸受の性能として良くなる訳である。
コイルに印加される電圧Ｖと、コイルの抵抗Ｒ、イン
ダクタンスＬ、電流ｉの関係は、公知の如く で表され、ステップ応答におけるｔ＝０の電流の立上が
りはおよそ のようになる。一方、最大負荷能力はコイル巻数Ｎと最
大電流Imaxの積によって決まり、これを一定とおくと
（３）式のようになる。
ダクタンスＬ、電流ｉの関係は、公知の如く で表され、ステップ応答におけるｔ＝０の電流の立上が
りはおよそ のようになる。一方、最大負荷能力はコイル巻数Ｎと最
大電流Imaxの積によって決まり、これを一定とおくと
（３）式のようになる。
Ｎ・Imax＝K1 （３） また、インダクタンスＬは巻数Ｎの２乗に比例するの
で、これらのことから最大電流に対する電流の立上がり
の比を求めると（５）式のようになり、 Ｌ＝K2・N2 （４） 印加する電圧Ｖと、軸受の負荷容量を決める最大電流I
maxを大きくする程、大きくすることができる。この電
圧Ｖと電流Imaxは電力増幅器に用いるパワー素子によっ
て決まり、耐圧が高くて定格電流が大きいもの程良いこ
とになるが、実際上は、それに制限があるという問題が
あり、軸受の応答性にも制限が荷されることになるので
ある。
で、これらのことから最大電流に対する電流の立上がり
の比を求めると（５）式のようになり、 Ｌ＝K2・N2 （４） 印加する電圧Ｖと、軸受の負荷容量を決める最大電流I
maxを大きくする程、大きくすることができる。この電
圧Ｖと電流Imaxは電力増幅器に用いるパワー素子によっ
て決まり、耐圧が高くて定格電流が大きいもの程良いこ
とになるが、実際上は、それに制限があるという問題が
あり、軸受の応答性にも制限が荷されることになるので
ある。
また、一方では近年電力交換器にスイッチングを行う
PWM方式を用いることが多くなっている。この方法で
は、電流リップルを減らすためにキャリア周波数を高く
する方法が用いられるが、耐圧が高くて定格電流が大き
いパワー素子ほど電流の立上がりが悪くてスイッチング
ロスが大きいので使用できるキャリア周波数は低くおさ
えられ高くすることができない。容量を下げなければキ
ャリア周波数を高くできないのである。
PWM方式を用いることが多くなっている。この方法で
は、電流リップルを減らすためにキャリア周波数を高く
する方法が用いられるが、耐圧が高くて定格電流が大き
いパワー素子ほど電流の立上がりが悪くてスイッチング
ロスが大きいので使用できるキャリア周波数は低くおさ
えられ高くすることができない。容量を下げなければキ
ャリア周波数を高くできないのである。
これらのことから軸受の応答性を向上させること、す
なわち最大電流に対する電流の立上がりを向上させるこ
とには、パワー素子の制約から、制限があることにな
り、軸受の性能を向上させる上で問題があった。
なわち最大電流に対する電流の立上がりを向上させるこ
とには、パワー素子の制約から、制限があることにな
り、軸受の性能を向上させる上で問題があった。
このような問題を解決するため、電磁石に少なくとも
２つのコイルを並列巻きにし、各々に電力増幅器を設け
て制御器から同一指令を与えるようにしたのである。
２つのコイルを並列巻きにし、各々に電力増幅器を設け
て制御器から同一指令を与えるようにしたのである。
このような構成にすることにより、電力増幅器の負荷
であるコイルの巻数は半分以下になり、これによって電
流の立上がりが良くなった分、電圧を下げることができ
て、汎用のパワー素子を用いて高い性能の軸受を実現す
ることができるのである。
であるコイルの巻数は半分以下になり、これによって電
流の立上がりが良くなった分、電圧を下げることができ
て、汎用のパワー素子を用いて高い性能の軸受を実現す
ることができるのである。
〔実施例〕 以下、本発明の具体的実施例を第１図に示して説明す
る。第２図の従来例と異なる点のみについて説明する。
２つの電磁石2,3にはそれぞれ２つのコイル12、13と1
4、15が巻回されており、各コイルには対応する電力増
幅器４、５、６、７が接続され、制御器８により、第１
の指令IS1が第１、第２の電力増幅器４、５に、第２の
指令IS2が第３、第４の電力増幅器６、７に与えられて
いる。
る。第２図の従来例と異なる点のみについて説明する。
２つの電磁石2,3にはそれぞれ２つのコイル12、13と1
4、15が巻回されており、各コイルには対応する電力増
幅器４、５、６、７が接続され、制御器８により、第１
の指令IS1が第１、第２の電力増幅器４、５に、第２の
指令IS2が第３、第４の電力増幅器６、７に与えられて
いる。
このような構成において、ロータ１が下方に変位する
と制御器８が働いて第１の指令Is1が大きくなり、これ
に応じて第１、第２の電力増幅器４、５が第１の電磁石
２のコイル12、13に与える電流I11、I12は大きくなる。
他方、ロータ１が上方に変位すると、同様にして、第
３、第４の電力増幅器６、７が第２の電磁石３のコイル
14、15に与える電流I21、I22は大きくなる。前者の場
合、第１、第２の電力増幅器４、５の特性を同一にし、
第１、第２のコイルの巻数を同一にすると２つの電流I
11、I12は同一となり、後者の場合、第３、第４の電力
増幅器６、７の特性を同一にし、第３、第４のコイルの
巻数を同一にすると２つの電流I21、I22は同一となる。
と制御器８が働いて第１の指令Is1が大きくなり、これ
に応じて第１、第２の電力増幅器４、５が第１の電磁石
２のコイル12、13に与える電流I11、I12は大きくなる。
他方、ロータ１が上方に変位すると、同様にして、第
３、第４の電力増幅器６、７が第２の電磁石３のコイル
14、15に与える電流I21、I22は大きくなる。前者の場
合、第１、第２の電力増幅器４、５の特性を同一にし、
第１、第２のコイルの巻数を同一にすると２つの電流I
11、I12は同一となり、後者の場合、第３、第４の電力
増幅器６、７の特性を同一にし、第３、第４のコイルの
巻数を同一にすると２つの電流I21、I22は同一となる。
コイルを２分割して巻回したため、例えば第１の電力
増幅器４が電流を供給する第１のコイル12の巻数は半分
となる。従って、インダクタンスは1/4となり（２）式
から同一の応答性を得るには、1/4の電圧を印加させれ
ばよいことになる。第２〜第４の電力増幅器についても
同様である。
増幅器４が電流を供給する第１のコイル12の巻数は半分
となる。従って、インダクタンスは1/4となり（２）式
から同一の応答性を得るには、1/4の電圧を印加させれ
ばよいことになる。第２〜第４の電力増幅器についても
同様である。
これらのことから電力増幅器に用いるパワー素子の耐
圧は1/4のものを用いることができるので、汎用の素子
を用いることができるだけでなく、低圧のものを用いる
ことによりスイッチングロスが低減でき、効率を上げる
ことができるのである。
圧は1/4のものを用いることができるので、汎用の素子
を用いることができるだけでなく、低圧のものを用いる
ことによりスイッチングロスが低減でき、効率を上げる
ことができるのである。
あるいは、さらにキャリア周波数を引上げて電流リッ
プルを減らし、加振力を減らして、他のトラブルの元と
なる振動問題を低減する効果もある。
プルを減らし、加振力を減らして、他のトラブルの元と
なる振動問題を低減する効果もある。
以上、１つの電磁石に巻回するコイルを２コイルにす
る方法を示したが、さらに高性能の小容量のパワー素子
を用いてロスやリップルを低減するには３コイルや４コ
イルという具合に、コイル数と電力変換器を増やすこと
によって実現することができる。また、言い換えると多
重化することにより負荷能力を増加させることができる
効果もある。
る方法を示したが、さらに高性能の小容量のパワー素子
を用いてロスやリップルを低減するには３コイルや４コ
イルという具合に、コイル数と電力変換器を増やすこと
によって実現することができる。また、言い換えると多
重化することにより負荷能力を増加させることができる
効果もある。
適用対象として、回転機用のラジアル軸受やスラスト
軸受に用いられるのみならず、水平移動させる搬送装置
や磁気浮上列車にも用いることができるのも明らかであ
る。
軸受に用いられるのみならず、水平移動させる搬送装置
や磁気浮上列車にも用いることができるのも明らかであ
る。
以上述べたように、本発明によれば、耐圧の低いパワ
ー素子を用いることができるので、ロスを少なくしたり
高周波にすることにより、リップルを減らし、リップル
によるトラブルを減らす効果がある。また、軸受の能力
を引上げる時、パワー素子の容量を越えた範囲のもので
も、本願により実現できるという効果もある。
ー素子を用いることができるので、ロスを少なくしたり
高周波にすることにより、リップルを減らし、リップル
によるトラブルを減らす効果がある。また、軸受の能力
を引上げる時、パワー素子の容量を越えた範囲のもので
も、本願により実現できるという効果もある。
第１図は、本発明の具体的実施例、第２図は従来例であ
る。 ４……第１の電力増幅器 ５……第２の電力増幅器 ６……第３の電力増幅器 ７……第４の電力増幅器 12……第１のコイル 13……第２のコイル 14……第３のコイル 15……第４のコイル
る。 ４……第１の電力増幅器 ５……第２の電力増幅器 ６……第３の電力増幅器 ７……第４の電力増幅器 12……第１のコイル 13……第２のコイル 14……第３のコイル 15……第４のコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16C 32/04 G05D 3/00 H02N 15/00
Claims (1)
- 【請求項１】コイルを巻回された電磁石と、該電磁石に
電流を供給する電力増幅器と、該電力増幅器に指令を与
える制御器とを含む磁気非接触支承装置において、 電磁石にコイルを少なくとも２回路巻き、そのコイルの
各々に電流を供給する複数の電力増幅器を設け、前記制
御器から同一指令を前記複数の電力増幅器に与えて、前
記電磁石の複数のコイルの起磁力が加算されるようにし
たことを特徴とする磁気非接触支承装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105814A JP2808816B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 磁気非接触支承装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2105814A JP2808816B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 磁気非接触支承装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH044316A JPH044316A (ja) | 1992-01-08 |
| JP2808816B2 true JP2808816B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=14417559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2105814A Expired - Fee Related JP2808816B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 磁気非接触支承装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808816B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4769064B2 (ja) * | 2005-11-11 | 2011-09-07 | デルタ工業株式会社 | 自動変速機の操作入力装置 |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2105814A patent/JP2808816B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044316A (ja) | 1992-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Optimal design of a three-pole active magnetic bearing | |
| US4506205A (en) | Electro-magnetic alignment apparatus | |
| US8760087B2 (en) | Energy-efficient actuator system | |
| US3490816A (en) | Regulated suspension system | |
| US4019105A (en) | Controlled current induction motor drive | |
| WO1987000360A1 (en) | Machine with magnetic bearing rotor and electric radial field machine | |
| JP2808816B2 (ja) | 磁気非接触支承装置 | |
| US3224818A (en) | Combined electromagnetic and electromechanical power converter | |
| CN101476593A (zh) | 反向差动驱动的磁力轴承 | |
| US20190360526A1 (en) | Halbach-array levitating passive magnetic bearing configuration | |
| US3872357A (en) | Linear synchronous motor for high-speed vehicles | |
| AT513640B1 (de) | Lager- und Antriebs-System | |
| JP3704690B2 (ja) | 磁気軸受の制御装置 | |
| JPH0728483B2 (ja) | 磁気浮上搬送装置 | |
| US3633083A (en) | Ferroresonant amplifying servomotors | |
| US6873130B2 (en) | Method and apparatus for maintaining force of a variable reluctance motor | |
| JP2625717B2 (ja) | 磁気浮上搬送装置 | |
| JPS62275926A (ja) | 磁気浮上スライダの制御方式 | |
| KR101064226B1 (ko) | 하이브리드 스러스트 마그네틱 베어링 | |
| US2473721A (en) | Current limiting system for wardleonard drives | |
| JP4059313B2 (ja) | 磁気軸受制御装置 | |
| JP3131619B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JP2988853B2 (ja) | 直流リニアモータ | |
| JPH10146100A (ja) | 半径方向回転***置制御装置 | |
| JP2546997B2 (ja) | 非接触支持方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |