JP3248108B2 - Control device for magnetic bearing - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、磁気軸受の制御装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic bearing control device.

従来の技術 磁気軸受装置としてよく知られている５軸制御形磁気
軸受装置においては、通常、２個のアキシアル磁気軸受
（電磁石）と、１個のアキシアル方向変位センサと、８
個のラジアル磁気軸受（電磁石）と、８個のラジアル方
向変位センサとが設けられている。回転体の回転中心軸
をｚ軸、これと直交するとともに互いに直交する２つの
ラジアル方向の軸をｘ軸およびｙ軸とすると、磁気軸受
装置では、次のように、回転体のｚ軸方向（アキシアル
方向）の並進運動、ｘ軸およびｙ軸方向の並進運動、な
らびにｘ軸およびｙ軸のまわりの回転運動の制御が行な
われる。2. Description of the Related Art In a five-axis control type magnetic bearing device well known as a magnetic bearing device, usually, two axial magnetic bearings (electromagnets), one axial direction displacement sensor,
There are provided eight radial magnetic bearings (electromagnets) and eight radial displacement sensors. Assuming that the rotation center axis of the rotating body is the z-axis, and the two radial axes orthogonal to each other and orthogonal to each other are the x-axis and the y-axis, in the magnetic bearing device, the z-axis direction ( Control of translational movement in the axial direction), translational movement in the x-axis and y-axis directions, and rotational movement about the x-axis and y-axis are performed.

すなわち、アキシアル方向変位センサで回転体の重心
のｚ軸方向の並進変位を検出してアキシアル磁気軸受を
制御することにより、回転体のｚ軸方向の並進運動が制
御される。ラジアル方向変位センサで回転体の重心のｘ
軸およびｙ軸方向の並進変位を検出してラジアル磁気軸
受を制御することにより、回転体のｘ軸およびｙ軸方向
の並進運動が制御される。ラジアル方向変位センサで回
転体のｘ軸およびｙ軸のまわりの回転変位を検出してラ
ジアル磁気軸受を制御することにより、回転体のｘ軸お
よびｙ軸のまわりの回転運動が制御される。That is, the translational movement of the rotating body in the z-axis direction is controlled by controlling the axial magnetic bearing by detecting the translational displacement of the center of gravity of the rotating body in the z-axis direction by the axial direction displacement sensor. Radial displacement sensor x of center of gravity of rotating body
By detecting the translational displacement in the axial and y-axis directions and controlling the radial magnetic bearing, the translational motion of the rotating body in the x-axis and y-axis directions is controlled. By controlling the radial magnetic bearing by detecting the rotational displacement of the rotating body about the x-axis and the y-axis with the radial displacement sensor, the rotating motion of the rotating body about the x-axis and the y-axis is controlled.

このような磁気軸受装置では、通常、並進運動の制御
系と回転運動の制御系が分離しており、各制御系のフィ
ードバックゲインは一定である。In such a magnetic bearing device, the control system for the translational motion and the control system for the rotational motion are usually separated, and the feedback gain of each control system is constant.

考案が解決しようとする課題 従来の磁気軸受装置においては、制御系のフィードバ
ックゲインが一定であるから、回転体が高速回転になる
と、回転体のｘ軸およびｙ軸のまわりの回転体の回転運
動に関する固有振動数は２つに分岐し、回転速度ととも
に変化する。第４図に示すように、固有振動数は第１固
有振動数と第２固有振動数に分岐し、第１固有振動数は
回転速度の上昇とともに増大し、第２固有振動数は回転
速度の上昇とともに減少する。In the conventional magnetic bearing device, since the feedback gain of the control system is constant, when the rotating body rotates at a high speed, the rotational movement of the rotating body around the x-axis and the y-axis of the rotating body. The natural frequency associated with the two branches in two and changes with the rotational speed. As shown in FIG. 4, the natural frequency branches into a first natural frequency and a second natural frequency, and the first natural frequency increases as the rotation speed increases, and the second natural frequency increases as the rotation speed increases. Decreases with rising.

第２固有振動数は歳差運動に関するものであり、ｘ軸
のまわりの回転運動とｙ軸のまわりの回転運動について
交差フィードバックを行なうことにより効果的に制御が
可能である。ところが、第１固有振動数に対応するため
には広帯域の位相補償回路が必要となり、高域でのゲイ
ンの増大を招き、ひいては制御系が不安定となる。The second natural frequency relates to precession, and can be effectively controlled by performing cross feedback on the rotation about the x-axis and the rotation about the y-axis. However, in order to cope with the first natural frequency, a wide-band phase compensation circuit is required, which causes an increase in gain in a high frequency range, and furthermore, the control system becomes unstable.

この発明の目的は、上記の問題を解決した磁気軸受の
制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a control device for a magnetic bearing which solves the above problem.

課題を解決するための手段 この発明による磁気軸受の制御装置は、 回転体の互いに直交する２つのラジアル方向の軸のま
わりの回転変位を検出して複数のラジアル磁気軸受を制
御することにより、回転体の上記２つの軸のまわりの回
転運動を制御する制御装置であって、 回転体の第１のラジアル方向の軸のまわりの回転変位
に基づいて第２のラジアル方向のラジアル磁気軸受を制
御する第１のラジアル磁気軸受制御系と、回転体の第２
のラジアル方向の軸のまわりの回転変位に基づいて第１
のラジアル方向のラジアル磁気軸受を制御する第２のラ
ジアル磁気軸受制御系と、回転体の第１のラジアル方向
の軸のまわりの回転変位を第２のラジアル磁気軸受制御
系にフィードバックする第１の交差フィードバック制御
系と、回転体の第２のラジアル方向の軸のまわりの回転
変位を第１のラジアル磁気軸受制御系にフィードバック
する第２の交差フィードバック制御系とを備えており、 ２つのラジアル磁気軸受制御系の各々に、回転体の回転
速度の上昇に応じて制御フィードバックゲインを減少さ
せて回転体の第１固有振動数をほぼ一定にする個別の可
変ゲイン回路が設けられ、２つの交差フィードバック制
御系の各々に、回転体の回転速度に応じて制御フィード
バックゲインを制御する個別の可変ゲイン回路が設けら
れていることを特徴とするものである。Means for Solving the Problems A control device for a magnetic bearing according to the present invention detects a rotational displacement around two radial axes of a rotating body that are orthogonal to each other and controls a plurality of radial magnetic bearings. A controller for controlling rotational movement of said body about said two axes, wherein said control apparatus controls a second radial magnetic bearing based on rotational displacement of said body about said first radial axis. A first radial magnetic bearing control system and a second
Based on the rotational displacement about the radial axis of the first
A second radial magnetic bearing control system for controlling the radial magnetic bearing in the radial direction, and a first radial feedback control system for feeding back the rotational displacement of the rotating body about the first radial axis to the second radial magnetic bearing control system. A cross-feedback control system, and a second cross-feedback control system that feeds back a rotational displacement of the rotating body about a second radial axis to the first radial magnetic bearing control system. Each of the bearing control systems is provided with an individual variable gain circuit that reduces the control feedback gain in accordance with the increase in the rotation speed of the rotating body to make the first natural frequency of the rotating body substantially constant, and includes two cross feedbacks. Each control system is provided with an individual variable gain circuit for controlling a control feedback gain in accordance with the rotation speed of the rotating body. It is a sign.

作用 ２つのラジアル制御系の各々において、可変ゲイン回
路により、回転体の回転速度の上昇に応じて制御フィー
ドバックゲインが減少し、回転体の第１固有振動数がほ
ぼ一定になるので、この固有振動数の近傍の位相補償の
みを行なえばよく、広帯域の位相補償回路は必要でなく
なる。また、２つの交差フィードバック制御系の各々に
おいて、可変ゲイン回路により、回転体の回転速度に応
じて制御フィードバックゲインが制御されるので、第２
固有振動数についても、効果的に制御が可能である。In each of the two radial control systems, the variable gain circuit reduces the control feedback gain in accordance with the increase in the rotation speed of the rotating body, and the first natural frequency of the rotating body becomes substantially constant. Only phase compensation near the number need be performed, and a wide-band phase compensation circuit is not required. In each of the two cross feedback control systems, the control gain is controlled by the variable gain circuit according to the rotation speed of the rotating body.
The natural frequency can also be effectively controlled.

実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の実施例について説
明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第２図は５軸制御形磁気軸受装置の概略構成を示し、
第１図はこの磁気軸受装置のラジアル磁気軸受の制御装
置の一部を示している。FIG. 2 shows a schematic configuration of a 5-axis control type magnetic bearing device,
FIG. 1 shows a part of a control device of a radial magnetic bearing of the magnetic bearing device.

第２図に示すように、磁気軸受装置は軸状のロータ
（１）（回転体）を備えている。ロータ（１）の回転中
心軸をｚ軸、これと直交するとともに互いに直交する２
つのラジアル方向の軸をｘ軸およびｙ軸とする。図示は
省略したが、磁気軸受装置はロータ（１）を高速回転さ
せるための高周波モータを内蔵している。As shown in FIG. 2, the magnetic bearing device includes an axial rotor (1) (rotary body). The rotation center axis of the rotor (1) is the z-axis, and 2
The two radial axes are an x-axis and a y-axis. Although not shown, the magnetic bearing device incorporates a high-frequency motor for rotating the rotor (1) at high speed.

ロータ（１）の周囲には、２個のアキシアル磁気軸受
（C1）（C2）、１個のアキシアル方向変位センサ
（Ｚ）、８個のラジアル磁気軸受（A1）（A2）（A3）
（A4）（B1）（B2）（B3）（B4）および８個のラジアル
方向変位センサ（X1）（X2）（X3）（X4）（Y1）（Y2）
（Y3）（Y4）が設けられている。Around the rotor (1), two axial magnetic bearings (C1) and (C2), one axial displacement sensor (Z), and eight radial magnetic bearings (A1) (A2) (A3)
(A4) (B1) (B2) (B3) (B4) and eight radial displacement sensors (X1) (X2) (X3) (X4) (Y1) (Y2)
(Y3) and (Y4) are provided.

アキシアル磁気軸受（C1）（C2）はロータ（１）をｚ
軸方向の両側から吸引するように配置されている。第２
図ではロータ（１）の両端にアキシアル磁気軸受（C1）
（C2）が配置されているが、通常は、ロータ（１）に設
けられた鍔状のロータディスクをｚ軸方向の両側から挾
むようにアキシアル磁気軸受（C1）（C2）が配置され
る。アキシアル方向変位センサ（Ｚ）はロータ（１）の
一端面に設けられたターゲット（図示略）に対向するよ
うに配置され、ロータ（１）のｚ軸方向の変位を検出す
る。Axial magnetic bearings (C1) (C2)
It is arranged to suck from both sides in the axial direction. Second
In the figure, an axial magnetic bearing (C1) is provided at both ends of the rotor (1).
Although (C2) is arranged, the axial magnetic bearings (C1) and (C2) are usually arranged so as to sandwich the flange-shaped rotor disk provided on the rotor (1) from both sides in the z-axis direction. The axial direction displacement sensor (Z) is disposed so as to face a target (not shown) provided on one end surface of the rotor (1), and detects displacement of the rotor (1) in the z-axis direction.

４個のラジアル磁気軸受（A1）（A2）（B1）（B2）と
４個のラジアル方向変位センサ（X1）（X2）（Y1）（Y
2）は、次のように、ロータ（１）の一端側（第２図の
左側）に配置されている。２個の磁気軸受（A1）（A2）
はロータ（１）をｘ軸の両側から吸引するように配置さ
れ、残りの２個の磁気軸受（B1）（B2）はロータ（１）
をｙ軸の両側から吸引するように配置されている。変位
センサ（X1）（X2）（Y1）（Y2）は、それぞれ磁気軸受
（A1）（A2）（B1）（B2）の近傍に１個ずつ配置されて
いる。２個の変位センサ（X1）（X2）は、ロータ（１）
をｘ軸の両側から挾み、この部分のロータ（１）のｘ軸
方向の変位を検出する。残りの２個の変位センサ（Y1）
（Y2）は、ロータ（１）をｙ軸の両側から挾み、この部
分のロータ（１）のｙ軸方向の変位を検出する。Four radial magnetic bearings (A1) (A2) (B1) (B2) and four radial displacement sensors (X1) (X2) (Y1) (Y
2) is arranged on one end side (left side in FIG. 2) of the rotor (1) as follows. Two magnetic bearings (A1) (A2)
Is arranged to suck the rotor (1) from both sides of the x-axis, and the remaining two magnetic bearings (B1) and (B2) are
Is arranged to be sucked from both sides of the y-axis. The displacement sensors (X1) (X2) (Y1) (Y2) are arranged one by one near the magnetic bearings (A1) (A2) (B1) (B2). The two displacement sensors (X1) and (X2) are the rotor (1)
Are sandwiched from both sides of the x-axis, and the displacement of the rotor (1) in this portion in the x-axis direction is detected. Remaining two displacement sensors (Y1)
(Y2) sandwiches the rotor (1) from both sides of the y-axis and detects the displacement of this portion of the rotor (1) in the y-axis direction.

残りの４個のラジアル磁気軸受（A3）（A4）（B3）
（B4）と４個のラジアル方向変位センサ（X3）（X4）
（Y3）（Y4）は、同様に、ロータ（１）の他端側（第２
図の右側）に配置されている。Remaining 4 radial magnetic bearings (A3) (A4) (B3)
(B4) and four radial displacement sensors (X3) (X4)
Similarly, (Y3) and (Y4) are the other end of the rotor (1) (second
(Right side of the figure).

アキシアル方向変位センサ（Ｚ）でロータ（１）の重
心のｚ軸方向の並進変位が検出され、これに基づいてア
キシアル磁気軸受（C1）（C2）を制御することにより、
ロータ（１）のｚ軸方向の並進運動が制御される。ラジ
アル方向変位センサ（X1）（X2）（X3）（X4）でロータ
（１）の重心のｘ軸方向の並進変位が検出されるととも
に、ラジアル方向変位センサ（Y1）（Y2）（Y3）（Y4）
でロータ（１）の重心のｙ軸方向の並進変位が検出さ
れ、これらに基づいてラジアル磁気軸受（A1）（A2）
（A3）（A4）（B1）（B2）（B3）（B4）を制御すること
により、ロータ（１）のｘ軸およびｙ軸方向の並進運動
が制御される。ラジアル方向変位センサ（X1）（X2）
（X3）（X4）でロータ（１）のｙ軸のまわりの回転変位
が検出されるとともに、ラジアル方向変位センサ（Y1）
（Y2）（Y3）（Y4）でロータ（１）のｘ軸のまわりの回
転変位が検出され、これらに基づいてラジアル磁気軸受
（A1）（A2）（A3）（A4）（B1）（B2）（B3）（B4）を
制御することにより、ロータ（１）のｙ軸およびｘ軸の
まわりの回転運動が制御される。The axial displacement sensor (Z) detects the translational displacement of the center of gravity of the rotor (1) in the z-axis direction, and controls the axial magnetic bearings (C1) and (C2) based on the translational displacement.
The translation of the rotor (1) in the z-axis direction is controlled. The radial displacement sensors (X1) (X2) (X3) (X4) detect the translational displacement of the center of gravity of the rotor (1) in the x-axis direction, and the radial displacement sensors (Y1) (Y2) (Y3) ( Y4)
Detects the translational displacement of the center of gravity of the rotor (1) in the y-axis direction, and based on these, the radial magnetic bearings (A1) (A2)
By controlling (A3), (A4), (B1), (B2), (B3), and (B4), the translational movement of the rotor (1) in the x-axis and y-axis directions is controlled. Radial displacement sensor (X1) (X2)
(X3) and (X4) detect the rotational displacement of the rotor (1) around the y-axis and the radial displacement sensor (Y1)
The rotational displacement of the rotor (1) around the x-axis is detected at (Y2), (Y3) and (Y4), and based on these, the radial magnetic bearings (A1) (A2) (A3) (A4) (B1) (B2) ) By controlling (B3) and (B4), the rotational movement of the rotor (1) around the y-axis and the x-axis is controlled.

第１図には、ラジアル磁気軸受の制御装置（２）のう
ち、ロータ（１）のｘ軸およびｙ軸のまわりの回転運動
の制御に関する部分のみが示されている。FIG. 1 shows only a part of the control device (2) for the radial magnetic bearing, which relates to the control of the rotational movement of the rotor (1) around the x-axis and the y-axis.

制御装置（２）のこの部分は、第１変位検出回路
（３）、第1PID制御回路（４）、第１可変ゲイン回路
（５）、第１磁気軸受駆動回路（６）、第２変位検出回
路（７）、第2PID制御回路（８）、第２可変ゲイン回路
（９）、第２磁気軸受駆動回路（10）、回転速度検出回
路（11）、演算回路（12）、第３可変ゲイン回路（13）
および第４可変ゲイン回路（14）を備えている。可変ゲ
イン回路（５）（９）（13）（14）は、たとえば乗算器
などで構成されている。This part of the control device (2) comprises a first displacement detection circuit (3), a first PID control circuit (4), a first variable gain circuit (5), a first magnetic bearing drive circuit (6), a second displacement detection Circuit (7), second PID control circuit (8), second variable gain circuit (9), second magnetic bearing drive circuit (10), rotation speed detection circuit (11), arithmetic circuit (12), third variable gain Circuit (13)
And a fourth variable gain circuit (14). The variable gain circuits (5), (9), (13), and (14) are configured by, for example, multipliers.

第１変位検出回路（３）は、ｙ軸方向の４個のラジア
ル方向変位センサ（Y1）（Y2）（Y3）（Y4）の出力から
ロータ（１）のｙ軸方向の並進変位とｘ軸のまわりの回
転変位θｘを求め、回転変位θｘを第1PID制御回路
（４）と第３可変ゲイン回路（13）に出力する。第1PID
制御回路（４）はロータ（１）のｘ軸のまわりの回転運
動を制御するためのものであり、その出力が減算器（1
5）を通って第１可変ゲイン回路（５）に入力する。第
１可変ゲイン回路（５）の出力信号Uxは第１磁気軸受駆
動回路（６）に入力し、この駆動回路（６）はこの信号
Uxに基づいてｙ軸方向の４個のラジアル磁気軸受（B1）
（B2）（B3）（B4）を駆動することにより、ロータ
（１）のｘ軸のまわりの回転変位を制御する。The first displacement detection circuit (3) calculates the translation displacement of the rotor (1) in the y-axis direction and the x-axis from the outputs of the four radial displacement sensors (Y1) (Y2) (Y3) (Y4) in the y-axis direction. Is obtained, and the rotational displacement θx is output to the first PID control circuit (4) and the third variable gain circuit (13). 1st PID
The control circuit (4) is for controlling the rotational movement of the rotor (1) around the x-axis, and its output is a subtractor (1).
5) and input to the first variable gain circuit (5). An output signal Ux of the first variable gain circuit (5) is input to a first magnetic bearing drive circuit (6), and this drive circuit (6)
Four radial magnetic bearings in the y-axis direction based on Ux (B1)
By driving (B2), (B3) and (B4), the rotational displacement of the rotor (1) around the x-axis is controlled.

第２変位検出回路（７）は、ｘ軸方向の４個のラジア
ル方向変位センサ（X1）（X2）（X3）（X4）の出力から
ロータ（１）のｘ軸方向の並進変位とｙ軸のまわりの回
転変位θｙを求め、回転変位θｙを第2PID制御回路
（８）と第４可変ゲイン回路（14）に出力する。第2PID
制御回路（８）はロータ（１）のｙ軸のまわりの回転運
動を制御するためのものであり、その出力が加算器（1
6）を通って第２可変ゲイン回路（９）に入力する。第
２可変ゲイン回路（９）の出力信号Uyは第２磁気軸受駆
動回路（10）に入力し、この駆動回路（10）はこの信号
Uyに基づいてｘ軸方向の４個のラジアル磁気軸受（A1）
（A2）（A3）（A4）を駆動することにより、ロータ
（１）のｙ軸のまわりの回転変位を制御する。The second displacement detection circuit (7) calculates the translation displacement of the rotor (1) in the x-axis direction and the y-axis from the outputs of the four radial displacement sensors (X1) (X2) (X3) (X4) in the x-axis direction. Is obtained, and the rotational displacement θy is output to the second PID control circuit (8) and the fourth variable gain circuit (14). 2nd PID
The control circuit (8) is for controlling the rotational movement of the rotor (1) around the y-axis, and its output is
6) and input to the second variable gain circuit (9). The output signal Uy of the second variable gain circuit (9) is input to a second magnetic bearing drive circuit (10), and this drive circuit (10)
Four radial magnetic bearings in the x-axis direction based on Uy (A1)
By driving (A2), (A3) and (A4), the rotational displacement of the rotor (1) around the y-axis is controlled.

第３可変ゲイン回路（13）の出力は加算器（16）に入
力し、第４可変ゲイン回路（14）の出力は減算器（15）
に入力する。そして、これにより、ｘ軸のまわりの回転
運動とｙ軸のまわりの回転運動について交差フィードバ
ックが行なわれる。The output of the third variable gain circuit (13) is input to an adder (16), and the output of the fourth variable gain circuit (14) is a subtractor (15).
To enter. This provides cross-feedback for rotational motion about the x-axis and rotational motion about the y-axis.

回転速度検出回路（11）は適当な回転センサ（17）の
出力からロータ（１）の回転速度を求め、これを演算回
路（12）に出力する。演算回路（12）は、次のように、
ロータ（１）の回転速度に応じて可変ゲイン回路（５）
（９）のゲインの大きさを制御する。すなわち、回転速
度が変わっても第１固有振動数がほぼ一定になるよう
に、回転速度の上昇に応じてフィードバックゲインが減
少するように可変ゲイン回路（５）（９）を制御する。
このような制御を行なった場合の回転速度と固有振動数
の関係が第３図に示されており、第１固有振動数は回転
速度にかかわらずほぼ一定になっている。このため、こ
の固有振動数の近傍の位相補償のみを行なえばよく、広
帯域の位相補償回路は必要でない。その結果、高域での
ゲイン増大などの問題もなく、より高剛性の磁気軸受の
構成が可能となる。また、第１固有振動数をほぼ一定に
することにより、回転速度による剛性の変化がなくな
り、使用上のメリットが大きい。このとき、第２固有振
動数は回転速度の上昇とともに減少するが、これについ
ては、ｘ軸のまわりの回転運動とｙ軸のまわりの回転運
動について交差フィードバックを行なっているので、効
果的に制御が可能である。The rotation speed detection circuit (11) determines the rotation speed of the rotor (1) from the output of the appropriate rotation sensor (17) and outputs this to the arithmetic circuit (12). The arithmetic circuit (12) is as follows:
Variable gain circuit (5) according to rotation speed of rotor (1)
The magnitude of the gain of (9) is controlled. That is, the variable gain circuits (5) and (9) are controlled so that the first natural frequency becomes substantially constant even if the rotation speed changes, and the feedback gain decreases in accordance with the increase in the rotation speed.
FIG. 3 shows the relationship between the rotation speed and the natural frequency when such control is performed, and the first natural frequency is substantially constant regardless of the rotation speed. Therefore, only the phase compensation in the vicinity of the natural frequency needs to be performed, and a wide-band phase compensation circuit is not required. As a result, a configuration of a magnetic bearing having higher rigidity can be obtained without a problem such as an increase in gain in a high frequency range. Further, by making the first natural frequency substantially constant, there is no change in rigidity due to the rotation speed, and the advantage in use is great. At this time, the second natural frequency decreases as the rotation speed increases. Since the second natural frequency cross-feeds back the rotational motion about the x axis and the rotational motion about the y axis, the second natural frequency is effectively controlled. Is possible.

発明の効果 この発明の磁気軸受の制御装置によれば、上述のよう
に、回転体の第１固有振動数について、広帯域の位相補
償回路が不要で、高域でのゲイン増大などの問題もなく
なり、より高剛性の磁気軸受の構成が可能となるととも
に、回転速度による剛性の変化がなくなり、使用上のメ
リットが大きくなる。さらに、回転体の第２固有振動数
についても、効果的に制御が可能である。According to the magnetic bearing control device of the present invention, as described above, the first natural frequency of the rotating body does not require a wide-band phase compensation circuit and eliminates problems such as an increase in gain in a high frequency range. In addition, it is possible to configure a magnetic bearing having higher rigidity, and there is no change in rigidity due to the rotation speed. Further, the second natural frequency of the rotating body can be effectively controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図はこの発明の実施例を示すラジアル磁気軸受の制
御装置の主要部のブロック図、第２図は磁気軸受装置の
概略構成を示す斜視図、第３図はこの発明による制御装
置の場合の回転速度と固有振動数の関係を示すグラフ、
第４図は従来の制御装置の場合の回転速度と固有振動数
の関係を示すグラフである。 （１）……ロータ（回転体）、（２）……制御装置、
（３）（７）……変位検出回路、（４）（８）……PID
制御回路、（５）（９）……可変ゲイン回路、（11）…
…回転速度検出回路、（12）……演算回路、（17）……
回転センサ、（A1）（A2）（A3）（A4）（B1）（B2）
（B3）（B4）……ラジアル磁気軸受、（X1）（X2）（X
3）（X4）（Y1）（Y2）（Y3）（Y4）……ラジアル方向
変位センサ。FIG. 1 is a block diagram of a main part of a control device for a radial magnetic bearing showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a magnetic bearing device, and FIG. 3 is a case of a control device according to the present invention. Graph showing the relationship between the rotational speed and the natural frequency of
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotational speed and the natural frequency in the case of the conventional control device. (1) ... rotor (rotating body), (2) ... control device,
(3) (7) ... displacement detection circuit, (4) (8) ... PID
Control circuit (5) (9) Variable gain circuit (11)
... Rotation speed detection circuit, (12) ... Calculation circuit, (17) ...
Rotation sensor, (A1) (A2) (A3) (A4) (B1) (B2)
(B3) (B4)… Radial magnetic bearing, (X1) (X2) (X
3) (X4) (Y1) (Y2) (Y3) (Y4) ... radial displacement sensor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】回転体の互いに直交する２つのラジアル方
向の軸のまわりの回転変位を検出して複数のラジアル磁
気軸受を制御することにより、回転体の上記２つの軸の
まわりの回転運動を制御する制御装置であって、 回転体の第１のラジアル方向の軸のまわりの回転変位に
基づいて第２のラジアル方向のラジアル磁気軸受を制御
する第１のラジアル磁気軸受制御系と、回転体の第２の
ラジアル方向の軸のまわりの回転変位に基づいて第１の
ラジアル方向のラジアル磁気軸受を制御する第２のラジ
アル磁気軸受制御系と、回転体の第１のラジアル方向の
軸のまわりの回転変位を第２のラジアル磁気軸受制御系
にフィードバックする第１の交差フィードバック制御系
と、回転体の第２のラジアル方向の軸のまわりの回転変
位を第１のラジアル磁気軸受制御系にフィードバックす
る第２の交差フィードバック制御系とを備えており、 ２つのラジアル磁気軸受制御系の各々に、回転体の回転
速度の上昇に応じて制御フィードバックゲインを減少さ
せて回転体の第１固有振動数をほぼ一定にする個別の可
変ゲイン回路が設けられ、２つの交差フィードバック制
御系の各々に、回転体の回転速度に応じて制御フィード
バックゲインを制御する個別の可変ゲイン回路が設けら
れていることを特徴とする磁気軸受の制御装置。The present invention controls a plurality of radial magnetic bearings by detecting a rotational displacement of a rotating body around two radial axes orthogonal to each other, thereby controlling a rotating motion of the rotating body about the two axes. A first radial magnetic bearing control system for controlling a radial magnetic bearing in a second radial direction based on a rotational displacement of the rotating body about a first radial axis; and a rotating body. A second radial magnetic bearing control system for controlling the first radial magnetic bearing on the basis of the rotational displacement of the rotating body about the second radial axis; A first cross-feedback control system that feeds back the rotational displacement of the rotating body to a second radial magnetic bearing control system, and a first radial magnetic bearing that applies a rotational displacement of the rotating body about a second radial axis. A second cross-feedback control system that feeds back to the bearing control system. Each of the two radial magnetic bearing control systems includes a control feedback gain that is reduced in accordance with an increase in the rotation speed of the rotation body to reduce the rotation feedback of the rotation body. Individual variable gain circuits for making the first natural frequency substantially constant are provided, and individual variable gain circuits for controlling the control feedback gain in accordance with the rotation speed of the rotating body are provided in each of the two cross feedback control systems. A control device for a magnetic bearing, comprising: