JP3220281B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents
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- 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
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
- F16C32/0448—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors by using the electromagnet itself as sensor, e.g. sensorless magnetic bearings
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気軸受装置に係り、特
に磁気力により被支持体を非接触状態で支持する磁気軸
受装置に関する。
に磁気力により被支持体を非接触状態で支持する磁気軸
受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、磁気軸受装置は、磁気吸引力
により被支持体に対して支持力を発揮する電磁石と、被
支持体の相対変位量を検出する変位センサと、変位セン
サにより検出された変位信号に基づき制御信号を発生す
る制御回路と、該制御回路の制御信号を増幅し電磁石の
励磁コイルに電流を供給する電流増幅器とから構成され
ている。電磁石の励磁コイルに供給される電流によっ
て、電磁石は被支持体を支持する磁気吸引力を発生す
る。この磁気吸引力を制御し、被支持体を目標位置に安
定に支持するために、変位センサ、制御回路、電流増幅
器等が備えられている。
により被支持体に対して支持力を発揮する電磁石と、被
支持体の相対変位量を検出する変位センサと、変位セン
サにより検出された変位信号に基づき制御信号を発生す
る制御回路と、該制御回路の制御信号を増幅し電磁石の
励磁コイルに電流を供給する電流増幅器とから構成され
ている。電磁石の励磁コイルに供給される電流によっ
て、電磁石は被支持体を支持する磁気吸引力を発生す
る。この磁気吸引力を制御し、被支持体を目標位置に安
定に支持するために、変位センサ、制御回路、電流増幅
器等が備えられている。
【０００３】被支持体の変位を検出する変位センサとし
ては、従来、被支持体の変位に応じてインダクタンスが
変化する誘導型センサ、或いは被支持体の変位に応じて
渦電流の大きさが変化する渦電流型センサが用いられて
いる。これらの変位センサは通常、被支持体に磁気吸引
力を作用させる電磁石装置の近傍に配置される。
ては、従来、被支持体の変位に応じてインダクタンスが
変化する誘導型センサ、或いは被支持体の変位に応じて
渦電流の大きさが変化する渦電流型センサが用いられて
いる。これらの変位センサは通常、被支持体に磁気吸引
力を作用させる電磁石装置の近傍に配置される。
【０００４】しかしながら、変位センサは電磁石の近傍
に配置されるので、変位センサが検出する被支持体の検
出点と、電磁石の磁気吸引力の作用する被支持体の作用
点とが異なってくる。係る検出点と作用点を一致させる
ために以下の提案が本出願人によりなされている。
に配置されるので、変位センサが検出する被支持体の検
出点と、電磁石の磁気吸引力の作用する被支持体の作用
点とが異なってくる。係る検出点と作用点を一致させる
ために以下の提案が本出願人によりなされている。
【０００５】磁気軸受装置において、電流増幅器に一定
周波数の信号を信号源から供給して、電磁石の励磁コイ
ルに磁気吸引力の制御電流と共に印加する。そして、被
支持体の相対変位によって生じる電磁石の励磁コイル自
体のインダクタンスの変化を検出することにより、被支
持体の相対変位量検出を行うものである（特願平３−９
４６９４号及び特願平３−１５１０６２号特許出願）。
これにより、被支持体の位置検出点と磁気吸引力作用点
とを一致させることができ、且つ電磁石近傍に配置され
る専用の変位センサを省略することができる。
周波数の信号を信号源から供給して、電磁石の励磁コイ
ルに磁気吸引力の制御電流と共に印加する。そして、被
支持体の相対変位によって生じる電磁石の励磁コイル自
体のインダクタンスの変化を検出することにより、被支
持体の相対変位量検出を行うものである（特願平３−９
４６９４号及び特願平３−１５１０６２号特許出願）。
これにより、被支持体の位置検出点と磁気吸引力作用点
とを一致させることができ、且つ電磁石近傍に配置され
る専用の変位センサを省略することができる。
【０００６】又、電流増幅器にパルス幅変調（ＰＷＭ）
型電流増幅器を用い、そのスイッチング周波数を利用し
て、電磁石コイル自体のインダクタンスの変化を検出す
ることにより被支持体の相対変位量を求める磁気軸受装
置が、本出願人により提案されている（特願平３−１９
２４９７号特許出願）。
型電流増幅器を用い、そのスイッチング周波数を利用し
て、電磁石コイル自体のインダクタンスの変化を検出す
ることにより被支持体の相対変位量を求める磁気軸受装
置が、本出願人により提案されている（特願平３−１９
２４９７号特許出願）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
願平３−９４６９４号及び特願平３−１５１０６２号に
開示された構成の磁気軸受装置においては、通常の電流
増幅器では増幅周波数範囲が被支持体の制御信号周波数
範囲に限られる。このため、制御周波数範囲よりも高い
周波数（例えば２乃至１００ｋＨｚ）の信号を電磁石の
励磁コイルに供給することが難しく、これまでは極て低
い周波数の範囲のみに関して適用されており、被支持体
の制御信号周波数範囲で相対変位量を検出することがで
きなかった。
願平３−９４６９４号及び特願平３−１５１０６２号に
開示された構成の磁気軸受装置においては、通常の電流
増幅器では増幅周波数範囲が被支持体の制御信号周波数
範囲に限られる。このため、制御周波数範囲よりも高い
周波数（例えば２乃至１００ｋＨｚ）の信号を電磁石の
励磁コイルに供給することが難しく、これまでは極て低
い周波数の範囲のみに関して適用されており、被支持体
の制御信号周波数範囲で相対変位量を検出することがで
きなかった。
【０００８】また、特願平３−１９２４９７号に開示さ
れた構成の磁気軸受装置においては、パルス幅変調電流
増幅増幅器を用いパルス幅変調のスイッチング信号自体
を利用して相対変位量を検出するようにしている。しか
しながら、パルス幅変調のスイッチング周波数は一般に
比較的高い（５０ｋ〜１２０ｋＨｚ）ので、スイッチン
グ信号を自己インダクタンスの変化による変調の搬送波
として用いると、電磁石のヨーク及び被支持体側のター
ゲットにおいて渦電流が発生しやすい。また、電磁石の
ヨークと被支持体のターゲットとの間にステンレス材
（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６など）から成る隔壁が介
在する場合には、隔壁による渦電流が発生しやすくな
る。このように、スイッチング周波数が比較的高い（例
えば５０ｋ〜１２０ｋＨｚ）と、磁気回路の自己インダ
クタンスの成分に対して相互誘導の成分が多くなり、相
対変位量成分の分離検出が困難になるという問題が生じ
る。しかしながら、パルス幅変調のスイッチング周波数
を低く設定するとパルス幅変調の電流増幅器としての周
波数特性が劣化するという問題が生じる。
れた構成の磁気軸受装置においては、パルス幅変調電流
増幅増幅器を用いパルス幅変調のスイッチング信号自体
を利用して相対変位量を検出するようにしている。しか
しながら、パルス幅変調のスイッチング周波数は一般に
比較的高い（５０ｋ〜１２０ｋＨｚ）ので、スイッチン
グ信号を自己インダクタンスの変化による変調の搬送波
として用いると、電磁石のヨーク及び被支持体側のター
ゲットにおいて渦電流が発生しやすい。また、電磁石の
ヨークと被支持体のターゲットとの間にステンレス材
（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６など）から成る隔壁が介
在する場合には、隔壁による渦電流が発生しやすくな
る。このように、スイッチング周波数が比較的高い（例
えば５０ｋ〜１２０ｋＨｚ）と、磁気回路の自己インダ
クタンスの成分に対して相互誘導の成分が多くなり、相
対変位量成分の分離検出が困難になるという問題が生じ
る。しかしながら、パルス幅変調のスイッチング周波数
を低く設定するとパルス幅変調の電流増幅器としての周
波数特性が劣化するという問題が生じる。
【０００９】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
で、電磁石のコイル自体のインダクタンスの変化を検出
することにより被支持体の相対変位量を求めることがで
き、且つ相互誘導等の影響を受けずに制御信号周波数帯
域迄被支持体の相対変位量を検出することのできる磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
で、電磁石のコイル自体のインダクタンスの変化を検出
することにより被支持体の相対変位量を求めることがで
き、且つ相互誘導等の影響を受けずに制御信号周波数帯
域迄被支持体の相対変位量を検出することのできる磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気軸受装置
は、導体からなる励磁コイルを有する電磁石により被支
持体を非接触状態で支持する磁気軸受装置において、前
記励磁コイルに一定の周波数信号を含む電流を供給する
パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電流増幅器と、前記被支持
体の相対変位量に基づく前記励磁コイルの磁気回路の変
化による該励磁コイルの自己インダクタンスの変化によ
りＡＭ変調を受けた前記一定の周波数信号を検出する検
出回路とを備えたことを特徴とするものである。
は、導体からなる励磁コイルを有する電磁石により被支
持体を非接触状態で支持する磁気軸受装置において、前
記励磁コイルに一定の周波数信号を含む電流を供給する
パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電流増幅器と、前記被支持
体の相対変位量に基づく前記励磁コイルの磁気回路の変
化による該励磁コイルの自己インダクタンスの変化によ
りＡＭ変調を受けた前記一定の周波数信号を検出する検
出回路とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】一定周波数の信号の発生回路を備え、該信号Ａ
をパルス幅変調型電流増幅器を介して、電磁石の励磁コ
イルに供給して、電磁石の励磁コイル自体の自己インダ
クタンスの変化を検出する検出回路を備えることによっ
て、被支持体の相対変位量を電磁石の作用点で検出する
ことができる。そして、パルス幅変調型電流増幅器を用
いることから一定周波数の信号Ａを制御信号周波数帯域
に対して十分に高く、且つスイッチング周波数帯域の相
互誘導現象による相対変位量成分の分離検出が困難にな
る帯域に対しては十分に低く設定することが可能とな
る。
をパルス幅変調型電流増幅器を介して、電磁石の励磁コ
イルに供給して、電磁石の励磁コイル自体の自己インダ
クタンスの変化を検出する検出回路を備えることによっ
て、被支持体の相対変位量を電磁石の作用点で検出する
ことができる。そして、パルス幅変調型電流増幅器を用
いることから一定周波数の信号Ａを制御信号周波数帯域
に対して十分に高く、且つスイッチング周波数帯域の相
互誘導現象による相対変位量成分の分離検出が困難にな
る帯域に対しては十分に低く設定することが可能とな
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図５を参
照して説明する。図１は磁気軸受装置の全体を示すブロ
ック図、図２は図１の検波回路のブロック図、図３は図
１の制御回路のブロック図である。
照して説明する。図１は磁気軸受装置の全体を示すブロ
ック図、図２は図１の検波回路のブロック図、図３は図
１の制御回路のブロック図である。
【００１３】図１に示すように、磁気軸受装置は、導体
からなる励磁コイル１を有する電磁石２により被支持体
４を非接触状態で支持している。被支持体４としては、
軸受の中心軸上に置かれた回転軸などがあり、電磁石２
のヨーク３は、被支持体４のターゲット５を磁気力によ
り吸引する。電磁石２の励磁コイル１に供給する電流を
調整し、ヨーク３とターゲット５との間の磁気吸引力を
調整することにより、被支持体４を常に目標位置で回転
自在に支承するように制御している。
からなる励磁コイル１を有する電磁石２により被支持体
４を非接触状態で支持している。被支持体４としては、
軸受の中心軸上に置かれた回転軸などがあり、電磁石２
のヨーク３は、被支持体４のターゲット５を磁気力によ
り吸引する。電磁石２の励磁コイル１に供給する電流を
調整し、ヨーク３とターゲット５との間の磁気吸引力を
調整することにより、被支持体４を常に目標位置で回転
自在に支承するように制御している。
【００１４】一定の周波数信号Ａの発生回路１０は、例
えば周波数５〜１０ｋＨｚの信号Ａを発生し、パルス幅
変調（ＰＷＭ）型の電流増幅器６を介して、励磁コイル
１に信号Ａを含む電流を供給する。検出回路７は、被支
持体４の相対変位量Ｘに基づく励磁コイル１の磁気回路
の変化による励磁コイル１の自己インダクタンスの変化
によりＡＭ変調を受けた信号Ａを検出する。
えば周波数５〜１０ｋＨｚの信号Ａを発生し、パルス幅
変調（ＰＷＭ）型の電流増幅器６を介して、励磁コイル
１に信号Ａを含む電流を供給する。検出回路７は、被支
持体４の相対変位量Ｘに基づく励磁コイル１の磁気回路
の変化による励磁コイル１の自己インダクタンスの変化
によりＡＭ変調を受けた信号Ａを検出する。
【００１５】一定の周波数信号発生回路１０から出力さ
れた信号Ａは相対変位量Ｘを検出するための搬送波であ
り、加算回路１３で被支持体４を目標位置に支承する制
御ループに加えられる。制御回路１１から出力された制
御信号は、一定の周波数信号除去回路１２により信号Ａ
が除去されたのち加算回路１３に加えられる。加算回路
１３で信号Ａと加算処理されて出力された信号Ｂは、パ
ルス幅変調型電流増幅器６により電流に変換され増幅さ
れる。パルス幅変調型電流増幅器６は、パルス幅を変調
することによって励磁コイルへの電流を供給する電源で
あり、その出力は比較的高いスイッチング周波数（５０
ｋ〜１２０ｋＨｚ）でパルス幅変調されたスイッチング
リップル電流として励磁コイル１に供給される。
れた信号Ａは相対変位量Ｘを検出するための搬送波であ
り、加算回路１３で被支持体４を目標位置に支承する制
御ループに加えられる。制御回路１１から出力された制
御信号は、一定の周波数信号除去回路１２により信号Ａ
が除去されたのち加算回路１３に加えられる。加算回路
１３で信号Ａと加算処理されて出力された信号Ｂは、パ
ルス幅変調型電流増幅器６により電流に変換され増幅さ
れる。パルス幅変調型電流増幅器６は、パルス幅を変調
することによって励磁コイルへの電流を供給する電源で
あり、その出力は比較的高いスイッチング周波数（５０
ｋ〜１２０ｋＨｚ）でパルス幅変調されたスイッチング
リップル電流として励磁コイル１に供給される。
【００１６】電流増幅器６は、コンパレート用作動信号
の発生部１４と、コントロール部１５と、コントロール
部１５からの信号を受けて電流増幅を行い電流を出力す
るドライバー部１６とを備えている。
の発生部１４と、コントロール部１５と、コントロール
部１５からの信号を受けて電流増幅を行い電流を出力す
るドライバー部１６とを備えている。
【００１７】なお図示しないが、電流増幅器６の電流フ
ィードバックループには、信号Ａを除去する回路を設け
ることが好ましいが、通常ローパスフィルタが介在して
いるので、信号Ａの成分は除去されやすくなっている。
これに加えて、信号Ａのバンドエリミネイトフィルタ
（ＢＥＦ）（通称ノッチフィルタと呼ばれている）を備
えるとよい。
ィードバックループには、信号Ａを除去する回路を設け
ることが好ましいが、通常ローパスフィルタが介在して
いるので、信号Ａの成分は除去されやすくなっている。
これに加えて、信号Ａのバンドエリミネイトフィルタ
（ＢＥＦ）（通称ノッチフィルタと呼ばれている）を備
えるとよい。
【００１８】検出回路７は、励磁コイル１とドライバー
部１６とに接続された信号Ａの検出器２０と、この検出
器２０で検出された信号を差動増幅する差動増幅回路２
１と、差動増幅回路２１から出力される信号を検波して
制御回路１１にフィードバックする検波回路２２とを備
えている。
部１６とに接続された信号Ａの検出器２０と、この検出
器２０で検出された信号を差動増幅する差動増幅回路２
１と、差動増幅回路２１から出力される信号を検波して
制御回路１１にフィードバックする検波回路２２とを備
えている。
【００１９】被支持体４を支持する支持側にある電磁石
２のヨーク３と被支持体４のターゲット５との間の相対
変位量Ｘが変化すると、励磁コイル１の磁気回路が変化
する。この磁気回路の変化により励磁コイル１の自己イ
ンダクタンスが変化するので、励磁コイル１を搬送波と
して流れる一定周波数の信号ＡはＡＭ変調を受けること
となり、検出器２０は、ＡＭ変調を受けた信号Ａを電流
検出抵抗などにより検出する。
２のヨーク３と被支持体４のターゲット５との間の相対
変位量Ｘが変化すると、励磁コイル１の磁気回路が変化
する。この磁気回路の変化により励磁コイル１の自己イ
ンダクタンスが変化するので、励磁コイル１を搬送波と
して流れる一定周波数の信号ＡはＡＭ変調を受けること
となり、検出器２０は、ＡＭ変調を受けた信号Ａを電流
検出抵抗などにより検出する。
【００２０】検波回路２２は、検出器２０により検出さ
れ差動増幅回路２１を介して送られたＡＭ変調された信
号Ａを、搬送波と、励磁コイル１の自己インダクタンス
の変化により発生した相対変位信号波の成分とに分離す
る。
れ差動増幅回路２１を介して送られたＡＭ変調された信
号Ａを、搬送波と、励磁コイル１の自己インダクタンス
の変化により発生した相対変位信号波の成分とに分離す
る。
【００２１】図２に示すように、検波回路２２は、差動
増幅回路２１の出力を受けコンデンサ等からなる交流結
合回路３１と、信号Ａの周波数とそのＡＭ変調の側帯波
成分とを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２
とを介して、同期検波回路３３に信号を入力する。な
お、差動増幅回路２１からの信号が安定であれば交流結
合回路３１及びバンドパスフィルタ３２は必要ない。同
期検波回路３３と、同期検波回路３３にスイッチング信
号を出力する同期検波用スイッチング信号成形器３４と
により同期検波した信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３５により平滑化したのち、バンドエリミネイトフィル
タ（ＢＥＦ）３６により出力信号Ａの成分のうち搬送周
波数成分を除去している。
増幅回路２１の出力を受けコンデンサ等からなる交流結
合回路３１と、信号Ａの周波数とそのＡＭ変調の側帯波
成分とを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２
とを介して、同期検波回路３３に信号を入力する。な
お、差動増幅回路２１からの信号が安定であれば交流結
合回路３１及びバンドパスフィルタ３２は必要ない。同
期検波回路３３と、同期検波回路３３にスイッチング信
号を出力する同期検波用スイッチング信号成形器３４と
により同期検波した信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３５により平滑化したのち、バンドエリミネイトフィル
タ（ＢＥＦ）３６により出力信号Ａの成分のうち搬送周
波数成分を除去している。
【００２２】同期検波用スイッチング信号成形器３４に
は、バンドパスフィルタ３２から出力されるａ信号また
は一定の周波数信号発生回路１０から出力される信号Ａ
からなるｂ信号のいずれかの信号が入力する。この入力
信号は、ａ信号およびｂ信号のいずれの信号でもよい
が、ｂ信号のほうが安定性があるのでこの信号を用いた
ほうが好ましい。
は、バンドパスフィルタ３２から出力されるａ信号また
は一定の周波数信号発生回路１０から出力される信号Ａ
からなるｂ信号のいずれかの信号が入力する。この入力
信号は、ａ信号およびｂ信号のいずれの信号でもよい
が、ｂ信号のほうが安定性があるのでこの信号を用いた
ほうが好ましい。
【００２３】図３に示す制御回路１１においては、検波
回路２２からフィードバックされた信号に目標値発生回
路４１からの出力信号が加算回路４２で比較されたの
ち、差分の信号は積分補償回路４３に入力される。積分
補償回路４３の出力信号は、位相進み補償回路４４を経
由して高域信号除去用ローパスフィルタ４５で低周波成
分のみが取出される。次いで、信号は、ゲイン調整回路
４６でゲインの調整が行われたのち半波整流回路４７で
整流され、次いで信号（電圧）制限回路４８で信号の振
幅が制限されたのち一定の周波数信号除去回路１２に出
力される。なお、最終段に信号制限回路４８を備えてい
るが、これは加算回路１３で信号Ａを加算したときにオ
ペアンプでの飽和を防ぐためであり、重要な回路構成で
ある。
回路２２からフィードバックされた信号に目標値発生回
路４１からの出力信号が加算回路４２で比較されたの
ち、差分の信号は積分補償回路４３に入力される。積分
補償回路４３の出力信号は、位相進み補償回路４４を経
由して高域信号除去用ローパスフィルタ４５で低周波成
分のみが取出される。次いで、信号は、ゲイン調整回路
４６でゲインの調整が行われたのち半波整流回路４７で
整流され、次いで信号（電圧）制限回路４８で信号の振
幅が制限されたのち一定の周波数信号除去回路１２に出
力される。なお、最終段に信号制限回路４８を備えてい
るが、これは加算回路１３で信号Ａを加算したときにオ
ペアンプでの飽和を防ぐためであり、重要な回路構成で
ある。
【００２４】前記構成を有する制御回路１１は、励磁コ
イル１を含む支持側と被支持体４との相対変位成分にな
る相対変位信号波を検波回路２２からフィードバックし
て、支持側と被支持体４との間の相対変位量Ｘを目標値
に追従させるようにしている。
イル１を含む支持側と被支持体４との相対変位成分にな
る相対変位信号波を検波回路２２からフィードバックし
て、支持側と被支持体４との間の相対変位量Ｘを目標値
に追従させるようにしている。
【００２５】このように、電磁石２の励磁コイル１を利
用して相対変位量Ｘを検出し、相対変位信号波を制御回
路１１にフィードバックすることにより、相対変位量Ｘ
を所定の目標値に追従させている。
用して相対変位量Ｘを検出し、相対変位信号波を制御回
路１１にフィードバックすることにより、相対変位量Ｘ
を所定の目標値に追従させている。
【００２６】図４は本発明の他の実施例に係る検出回路
７ａのブロック図であり、図５は図４の変形例を示す検
出回路７ｂのブロック図である。励磁コイル１に流れる
電流を検出する検出器２０の出力信号にはパルス幅変調
電流増幅器６のスイッチング周波数成分が多く含まれて
いる。これは、パルス幅変調型電流増幅器６の原理上避
けられないものである。しかし、検出器２０の出力信号
をこのまま差動増幅すると、スイッチング周波数成分が
大きいために差動増幅回路２１で飽和してしまう。その
ため、スイッチング信号除去回路５０，５１を介して差
動増幅している。このスイッチング信号除去回路５０，
５１としては、例えばスイッチングにより発生するコン
パレート信号周波数成分を除去するバンドエリミネイト
フィルタやローパスフィルタが有効である。ローパスフ
ィルタを用いた場合には、カットオフ周波数は信号Ａの
周波数より少し高めであるので有効である。また、ロー
パス特性を差動増幅回路２１に持ち合わせる回路構成に
することも有効である。但し、除去回路の特性において
は、信号波成分が更に変調を受ける結果となり、センサ
信号としての周波数、ゲイン特性に影響が出るので注意
して使用する必要がある。
７ａのブロック図であり、図５は図４の変形例を示す検
出回路７ｂのブロック図である。励磁コイル１に流れる
電流を検出する検出器２０の出力信号にはパルス幅変調
電流増幅器６のスイッチング周波数成分が多く含まれて
いる。これは、パルス幅変調型電流増幅器６の原理上避
けられないものである。しかし、検出器２０の出力信号
をこのまま差動増幅すると、スイッチング周波数成分が
大きいために差動増幅回路２１で飽和してしまう。その
ため、スイッチング信号除去回路５０，５１を介して差
動増幅している。このスイッチング信号除去回路５０，
５１としては、例えばスイッチングにより発生するコン
パレート信号周波数成分を除去するバンドエリミネイト
フィルタやローパスフィルタが有効である。ローパスフ
ィルタを用いた場合には、カットオフ周波数は信号Ａの
周波数より少し高めであるので有効である。また、ロー
パス特性を差動増幅回路２１に持ち合わせる回路構成に
することも有効である。但し、除去回路の特性において
は、信号波成分が更に変調を受ける結果となり、センサ
信号としての周波数、ゲイン特性に影響が出るので注意
して使用する必要がある。
【００２７】また図５に示すように、検出器２０の出力
信号の直流成分の影響を避けるために、交流結合回路を
構成する直流成分除去フィルタ５２乃至５５を介して差
動増幅する。直流成分除去フィルタ５２乃至５５として
は、従来から利用されているコンデンサまたは信号Ａ付
近の周波数帯域のみを通すバンドパスフィルタを用いる
と有効である。
信号の直流成分の影響を避けるために、交流結合回路を
構成する直流成分除去フィルタ５２乃至５５を介して差
動増幅する。直流成分除去フィルタ５２乃至５５として
は、従来から利用されているコンデンサまたは信号Ａ付
近の周波数帯域のみを通すバンドパスフィルタを用いる
と有効である。
【００２８】このように、電流検出用差動増幅回路２１
の入力段に、スイッチング周波数の信号成分を除去する
除去回路５０，５１を少なくとも１個ずつ設けることが
好ましい。
の入力段に、スイッチング周波数の信号成分を除去する
除去回路５０，５１を少なくとも１個ずつ設けることが
好ましい。
【００２９】なお、パルス幅変調型電流増幅器６におい
て用いるスイッチング周波数を、変位量検出用の一定の
周波数信号Ａの周波数に対して１０倍以上に設定するこ
とにより、例えば信号Ａを５ｋＨｚ、スイッチング周波
数を５０〜１２０ｋＨｚとすることにより、変位量検出
用の信号を確実且つ安定に励磁コイル１から検波回路７
に出力できる。
て用いるスイッチング周波数を、変位量検出用の一定の
周波数信号Ａの周波数に対して１０倍以上に設定するこ
とにより、例えば信号Ａを５ｋＨｚ、スイッチング周波
数を５０〜１２０ｋＨｚとすることにより、変位量検出
用の信号を確実且つ安定に励磁コイル１から検波回路７
に出力できる。
【００３０】このように、本発明によれば、励磁コイル
１を被支持体４の相対変位量検出センサとして共用し
て、電磁石２と変位センサとを一体化することができ、
且つ変位量検出用の信号を確実且つ安定にフィードバッ
クできる。
１を被支持体４の相対変位量検出センサとして共用し
て、電磁石２と変位センサとを一体化することができ、
且つ変位量検出用の信号を確実且つ安定にフィードバッ
クできる。
【００３１】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、比
較的高い一定の周波数信号Ａを用いて支持側と被支持体
側との間の相対変位量となる制御周波数帯域成分を、相
互誘導現象の問題を抑制して、容易に分離するととも
に、且つ電流増幅器の周波数特性を良好に保持すること
ができる。
較的高い一定の周波数信号Ａを用いて支持側と被支持体
側との間の相対変位量となる制御周波数帯域成分を、相
互誘導現象の問題を抑制して、容易に分離するととも
に、且つ電流増幅器の周波数特性を良好に保持すること
ができる。
【図１】図１乃至図３は本発明の第１実施例を示す図
で、図１は磁気軸受装置の全体を示すブロック図。
で、図１は磁気軸受装置の全体を示すブロック図。
【図２】図１の検波回路のブロック図。
【図３】図１の制御回路のブロック図。
【図４】他の実施例に係る検出回路のブロック図。
【図５】他の実施例に係る検出回路のブロック図。
１ 励磁コイル ２ 電磁石 ４ 被支持体 ６ パルス幅変調型電流増幅器 ７，７ａ，７ｂ 検出回路 ９ 制御回路 ２１ 差動増幅回路 ２２ 検波回路 ５０，５１ 除去回路 Ａ 一定の周波数信号 Ｘ 相対変位量
Claims (5)
- 【請求項１】 導体からなる励磁コイルを有する電磁石
により被支持体を非接触状態で支持する磁気軸受装置に
おいて、 前記励磁コイルに一定の周波数信号を含む電流を供給す
るパルス幅変調（パルス幅）型の電流増幅器と、 前記被支持体の相対変位量に基づく前記励磁コイルの磁
気回路の変化による該励磁コイルの自己インダクタンス
の変化によりＡＭ変調を受けた前記一定の周波数信号を
検出する検出回路とを備えたことを特徴とする磁気軸受
装置。 - 【請求項２】 前記検出回路は、検出された前記一定の
周波数信号を、搬送波と、前記自己インダクタンスの変
化により発生した相対変位信号波の成分とに分離する検
波回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気軸
受装置。 - 【請求項３】 前記励磁コイルを含む支持側と前記被支
持体との相対変位成分になる前記相対変位信号波がフィ
ードバックされ、前記支持側と前記被支持体との間の前
記相対変位量を目標値に追従させる前記パルス幅変調型
の電流増幅器の制御回路を備えたことを特徴とする請求
項２記載の磁気軸受装置。 - 【請求項４】 前記パルス幅変調型電流増幅器スイッチ
ング周波数を前記一定の周波数信号の周波数に対して１
０倍以上に設定したことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の磁気軸受装置。 - 【請求項５】 前記検出回路の入力段には、前記パルス
幅変調型電流増幅器のスイッチング周波数の信号成分を
除去する除去回路を設けたことを特徴とする請求項１乃
至４のいずれかに記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12831893A JP3220281B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12831893A JP3220281B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313426A JPH06313426A (ja) | 1994-11-08 |
| JP3220281B2 true JP3220281B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=14981813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12831893A Expired - Fee Related JP3220281B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3220281B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7830056B2 (en) | 2005-07-05 | 2010-11-09 | Ebara Corporation | Magnetic bearing device and method |
| US7471022B2 (en) * | 2006-09-22 | 2008-12-30 | Sortore Christopher K | Magnetic bearing |
| KR101006199B1 (ko) * | 2008-11-18 | 2011-01-07 | (주)케이엠비앤센서 | 셀프 센싱 수단을 구비한 능동형 자기베어링 |
| JP6079090B2 (ja) * | 2011-12-08 | 2017-02-15 | 株式会社島津製作所 | 磁気浮上式真空ポンプおよび磁気浮上装置 |
| JP5673564B2 (ja) * | 2012-01-06 | 2015-02-18 | 株式会社島津製作所 | センサレス磁気浮上式真空ポンプおよびセンサレス磁気浮上装置 |
| JP6131602B2 (ja) * | 2013-01-17 | 2017-05-24 | 株式会社島津製作所 | 磁気軸受装置および真空ポンプ |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP12831893A patent/JP3220281B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06313426A (ja) | 1994-11-08 |
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