JP3785522B2 - Control type magnetic bearing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばターボ分子ポンプなどに使用され、回転体を磁気軸受により非接触支持して回転させる制御型磁気軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の制御型磁気軸受装置として、機械本体と、機械本体にケーブルを介して接続されるコントローラとを備えているものが知られている。
【0003】
機械本体には、回転体の軸方向および径方向の変位を検出するための複数の変位センサ、回転体を対をなす電磁石の磁気吸引力により軸方向および径方向に非接触支持する複数組の磁気軸受、回転体を回転させる電動モータ、回転体の可動範囲を規制する保護軸受などが設けられている。保護軸受は、回転体の軸方向および径方向の可動範囲を規制し、磁気軸受による支持力がなくなったときに回転体を機械的に支持する。
【0004】
コントローラは、所定の制御パラメータを用い、変位センサの出力に基づいて電磁石に供給する励磁電流を制御する。
【0005】
このような磁気軸受装置においては、用途によって機械本体の形式が異なり、機械本体の形式が変わると、コントローラにおける制御パラメータを変える必要がある。機械本体の形式は、回転体の種類(重量、固有振動数、重心位置など)、電磁石の種類、回転体と電磁石および変位センサとの位置関係などによって変わる。このため、従来は、形式の異なる複数種類の機械本体と、制御パラメータの異なる複数種類のコントローラとを準備し、用途によりこれらを組合わせて使用していた。
【0006】
ところが、このようにすると、機械本体の形式に合わせて他種類のコントローラを準備する必要があり、不経済である。また、機械本体とコントローラとの組合わせを誤ると、制御パラメータが不適切で、磁気軸受による回転体の位置の制御が不安定になることがある。このような不都合をなくすには、機械本体とコントローラを接続したときに、コントローラにより機械本体の形式を自動的に識別して、コントローラが機械本体に適合したものであるかどうかをチェックできるようにするのが望ましいが、従来の磁気軸受装置は、コントローラにおける制御はアナログPID制御が主であり、変位センサからの入力信号に対する電磁石への出力信号を出力するだけの機能しか備えていないため、機械本体の形式の識別は不可能であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、機械本体の形式を自動的に識別でき、機械本体の形式に合わせて制御パラメータを変えることができる制御型磁気軸受装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による制御型磁気軸受装置は、回転体の変位を検出するための複数の変位センサおよび前記回転体を対をなす電磁石の磁気吸引力により所定の目標位置に非接触支持する複数組の磁気軸受を有する機械本体と、制御パラメータを用い前記変位センサの出力に基づいて前記電磁石に供給する励磁電流を制御する電磁石制御手段を有するコントローラとを備えている制御型磁気軸受装置において、前記電磁石制御手段が、前記制御パラメータを用い前記変位センサの出力から求められた前記回転体の変位を表わすディジタル変位信号に基づいて前記励磁電流を制御するためのディジタル制御信号を出力するソフトウェアプログラムが可能なディジタル処理手段と、不揮発性記憶装置とを備えており、前記不揮発性記憶装置に、識別用の仮の制御パラメータと、前記機械本体の各形式に対応する複数組の運転用の制御パラメータとが記憶されており、前記ディジタル処理手段が、前記機械本体の形式を識別し前記不揮発性記憶装置からその識別結果に対応する前記制御パラメータを選択する識別手段を備え、前記識別手段が、前記識別用の仮の制御パラメータを用いて前記回転体を所定の目標位置に非接触支持した後に前記回転体を加振し、このときの前記回転体の応答状況に基づいて前記機械本体の形式を識別するものであることを特徴とするものである。
【0011】
ソフトウェアプログラムが可能なディジタル処理手段としては、たとえばMPU(マイクロプロセッサ)、ディジタル信号処理プロセッサなどが使用される。ディジタル信号処理プロセッサ(Digital Signal Processor)とは、ディジタル信号を入力してディジタル信号を出力し、ソフトウェアプログラムが可能で、高速実時間処理が可能な専用ハードウェアをさす。なお、以下、これを「DSP」と略すことにする。
【0012】
不揮発性記憶装置としては、たとえば、フラッシュメモリ、EPROMなど、適当なものが使用される。
【0013】
機械本体の形式が変わると、回転体を加振したときの回転体の応答状況が変わるので、このときの回転体の応答状況を調べることにより、機械本体の形式を識別することができる。したがって、この発明によれば、コントローラの電磁石制御手段により機械本体の形式を自動的に識別することができる。そして、この機械本体の識別結果に基づいて、不揮発性記憶装置に記憶されている複数組の運転用の制御パラメータから機械本体に適合したものを自動的に選択して使用することができる。このため、1種類のコントローラを複数種類の機械本体に使用することができ、準備しておくコントローラの種類が少なくてすみ、経済的である。
【0015】
たとえば、前記識別手段が、前記ディジタル制御信号に所定のディジタル識別用信号を加算することにより前記回転体を加振し、そのときの前記ディジタル変位信号から前記回転体の応答状況を求めるものである。
【0016】
このようにすれば、ディジタル信号の加算を行うだけで簡単に回転体を加振することができる。
【0017】
たとえば、前記ディジタル識別用信号が、一定周波数の正弦波信号である。
【0018】
たとえば、前記ディジタル識別用信号が、可変周波数の正弦波信号である。
【0019】
機械本体の形式が変わると、回転体の周波数応答も変わる。したがって、ディジタル制御信号に正弦波信号を加算して回転体を加振し、そのときの応答(周波数応答)状況を調べることにより、回転体の形式を識別することができる。とくに、可変周波数の正弦波信号を用いる場合は、複数の周波数の正弦波信号に対する周波数応答を調べることにより、機械本体の形式を正確に識別することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【0021】
図1は制御型磁気軸受装置の機械的部分の主要部を示す縦断面図、図2は同横断面図、図3はその電気的構成の1例を示すブロック図である。
【0022】
磁気軸受装置は、ケーブルにより接続された機械本体(1)およびコントローラ(2)を備えており、コントローラ(2)にパソコン(3)が接続されている。
【0023】
磁気軸受装置は、鉛直円筒状のケーシング(4)の内側で鉛直軸状の回転体(5)が回転する縦型のものである。以下の説明において、回転体(5)の軸方向(鉛直方 向)の制御軸(アキシアル制御軸)をZ軸、Z軸と直交するとともに互いに直交する2つの径方向(水平方向)の制御軸(ラジアル制御軸)をX軸およびY軸とする。
【0024】
機械本体(1)には、回転体(5)を軸方向に非接触支持する1組のアキシアル磁気軸受(6)、回転体(5)を径方向に非接触支持する上下2組のラジアル磁気軸受(7)(8)、回転体(5)の軸方向および径方向の変位を検出するための変位検出部(9)、回転体(5)を高速回転させるためのビルトイン型電動モータ(10)、ならびに回転体(5)の軸方向および径方向の可動範囲を規制して回転体(5)を磁気軸受(6)(7)(8)で支持できなくなったときなどに可動範囲の極限位置において回転体(5)を機械的 に支持する規制手段としての上下2組の保護軸受(11)(12)が設けられている。
【0025】
コントローラ(2)には、センサ回路(13)、磁気軸受駆動回路(14)、インバータ(15)、DSPボード(16)およびシリアル通信ボード(17)が設けられ、DSPボー ド(16)には、ディジタル処理手段としてのDSP(18)、ROM(31)、不揮発性記憶装置としてのフラッシュメモリ(19)、AD変換器(20)およびDA変換器(21)が設けられている。コントローラ(2)とパソコン(3)は互いに離れた場所に設置され、フラッシュメモリ(19)とパソコン(3)が通信ボード(17)とケーブル(22)を介し て接続されている。
【0026】
変位検出部(9)は、回転体(5)の軸方向の変位を検出するための1個のアキシアル変位センサ(23)、および回転体(5)の径方向の変位を検出するための上下2組 のラジアル変位センサユニット(24)(25)を備えている。
【0027】
アキシアル磁気軸受(6)は、回転体(5)の下部に一体に形成されたフランジ部(5a)をZ軸方向の両側から挟むように配置された1対のアキシアル電磁石(26a)(26b)を備えている。アキシアル電磁石は、符号(26)で総称する。
【0028】
アキシアル変位センサ(23)は、回転体(5)の下端面にZ軸方向の下側から対向 するように配置され、回転体(5)の下端面との距離(空隙)に比例する距離信号 を出力する。
【0029】
2組のラジアル磁気軸受(7)(8)は、アキシアル磁気軸受(6)の上側において上 下方向に所定の間隔をおいて配置されており、これらの間にモータ(10)が配置されている。上側のラジアル磁気軸受(7)は、回転体(5)をX軸方向の両側から挟むように配置された1対のラジアル電磁石(27a)(27b)、および回転体(5)をY軸方 向の両側から挟むように配置された1対のラジアル電磁石(27c)(27d)を備えている。これらのラジアル電磁石は、符号(27)で総称する。同様に、下側のラジアル電磁石(8)も、2対のラジアル電磁石(28a)(28b)(28c)(28d)を備えている。これ らのラジアル電磁石も、符号(28)で総称する。
【0030】
上側のラジアル変位センサユニット(24)は、上側のラジアル磁気軸受(7)の近 傍に配置されており、X軸方向の電磁石(27a)(27b)の近傍においてX軸方向の両側から回転体(5)を挟むように配置された1対のラジアル変位センサ(29a)(29b) 、およびY軸方向の電磁石(27c)(27d)の近傍においてY軸方向の両側から回転体(5)を挟むように配置された1対のラジアル変位センサ(29c)(29d)を備えている 。これらのラジアル変位センサは、符号(29)で総称する。同様に、下側のラジアル変位センサユニット(25)は、下側のラジアル磁気軸受(8)の近傍に配置されて おり、2対のラジアル変位センサ(30a)(30b)(30c)(30d)を備えている。これらのラジアル変位センサも、符号(30)で総称する。各ラジアル変位センサ(29)(30)は、回転体(5)の外周面との距離に比例する距離信号を出力する。
【0031】
電磁石(26)(27)(28)および変位センサ(23)(29)(30)は、ケーシング(4)に固定 されている。
【0032】
コントローラ(2)のROM(31)には、DSP(18)における処理プログラムなど が格納されている。フラッシュメモリ(19)には、磁気軸受(6)(7)(8)の制御パラ メータを記憶した制御パラメータテーブル、後述する識別用信号のデータ(加振用データ)を記憶した識別用信号テーブル、後述するバイアス電流値を記憶したバイアス電流値テーブルなどが設けられている。制御パラメータテーブルには、識別用の仮の制御パラメータおよび機械本体(1)の複数の形式にそれぞれ対応す る複数組の運転用の制御パラメータが記憶されている。この実施形態の場合、識別用信号テーブルには、加振用データとして一定周波数の正弦波信号のデータが記憶されている。これらのテーブルの内容は、パソコン(3)を用いて書き替える ことができる。
【0033】
センサ回路(13)は、変位検出部(9)の各変位センサ(23)(29)(30)を駆動し、各 変位センサ(23)(29)(30)の出力に基づいて、回転体(5)のZ軸方向の変位、なら びに上下のラジアル変位センサユニット(24)(25)の部分におけるX軸方向およびY軸方向の変位を演算し、その演算結果である変位信号をAD変換器(20)を介してDSP(18)に出力する。
【0034】
DSP(18)は、AD変換器(20)から入力する回転体(5)の変位を表わすディジ タル変位信号に基づいて、各磁気軸受(6)(7)(8)の各電磁石(26)(27)(28)に対す る励磁電流信号をDA変換器(21)を介して磁気軸受駆動回路(14)に出力する。そして、駆動回路(14)は、DSP(18)からの励磁電流信号に基づく励磁電流を対応する磁気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に供給し、これにより、回転体(5)が所定の目標位置に非接触支持される。
【0035】
DSP(18)は、また、モータ(10)に対する回転数指令信号をインバータ(15)に出力し、インバータ(15)は、この信号に基づいて、モータ(10)の回転数を制御する。そして、その結果、回転体(5)が、磁気軸受(6)(7)(8)により目標位置に非接触支持された状態で、モータ(10)により高速回転させられる。
【0036】
コントローラ(2)により、変位センサ(23)(29)(30)の出力に基づいて各磁気軸 受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に供給する励磁電流を制御する電磁石制御手 段が構成されている。
【0037】
図4は、コントローラ(2)の構成のうち、アキシアル磁気軸受(6)における1対のアキシアル電磁石(26a)(26b)の制御に関する部分だけを示したものである。次に、図4を参照して、コントローラ(2)による上記の1対のアキシアル電磁石(26a)(26b)の制御について説明する。
【0038】
まず、センサ回路(13)は、アキシアル変位センサ(23)の出力信号より、回転体(5)のZ軸方向の目標位置(=0)に対する変位を求め、この変位に比例した変 位信号ΔZを出力する。センサ回路(13)からの変位信号ΔZは、AD変換器(20)によりディジタル値に変換されて、DSP(18)に入力する。DSP(18)は、後述するように、ディジタル変位信号ΔZに基づいて、1対の電磁石(36)にそれぞれ対応する制御信号としての1対の励磁電流信号をDA変換器(21)に出力する。第1の励磁電流信号(Io+Ic)はDA変換器(21)によりアナログ信号に変換されて、第1の励磁電流信号(Io+Ic)として磁気軸受駆動回路(14)の第1の電力増幅器(35)に供給され、第1の電力増幅器(35)は第1の励磁電流信号(Io+Ic)を増幅し、これに比例する励磁電流を第1の電磁石(26a)に供給する。第2の 励磁電流値(Io−Ic)はDA変換器(21)によりアナログ信号に変換されて、第2の励磁電流信号(Io−Ic)として磁気軸受駆動回路(14)の第2の電力増幅器(36)に供給され、第2の電力増幅器(36)は第2の励磁電流信号(Io−Ic)を増幅し、これに比例する励磁電流を第2の電磁石(26a)に供給する。その結果、回 転体(5)が、Z軸方向の目標位置に支持される。
【0039】
図5は、図4に示されているコントローラ(2)の部分において、DSP(18)の 動作を機能ブロックで表わしたものである。DSP(18)は、機能的には、制御電流演算手段(37)、識別手段(32)、加算手段(33)および励磁電流演算手段(38)を備えている。制御電流演算手段(37)は、AD変換器(20)からの変位信号ΔZに基づいて、たとえばPID演算により、電磁石(26a)(26b)に対する制御電流値Icoを演算する。識別手段(32)は、回転体(5)を加振するためのディジタル加振用信号 Sを加算手段(33)に出力する。加算手段(33)は、制御電流演算手段(37)からの制御電流値Icoに識別手段(32)からの加振用信号Sを加算して、これを新たな制御電流値Icとし、これを励磁電流演算手段(38)に出力する。なお、後述する機械 本体(1)の形式の識別時以外は、加振用信号Sは0であり、加算手段(33)の出力 である制御電流値Icは制御電流演算手段(37)の出力である制御電流値Icoと等 しい。励磁電流演算手段(38)は、フラッシュメモリ(19)のテーブル(34)に記憶されているバイアス電流値Ioに加算手段(33)からの制御電流値Icを加算し、その結果得られた値(Io+Ic)を第1の励磁電流値としてDA変換器(21)に出力するとともに、上記バイアス電流値Ioから上記制御電流値Icを減算し、その結果得られた値(Io−Ic)を第2の励磁電流値としてDA変換器(21)に出力する。
【0040】
図6は、コントローラ(2)の構成のうち、上側のラジアル磁気軸受(7)におけるX軸方向の1対のラジアル電磁石(27a)(27b)の制御に関する部分だけを示したものである。この場合、センサ回路(13)は、上側のラジアル位置センサユニット(24)のX軸方向の1対のラジアル位置センサ(29a)(29b)のうちの一方の出力信号から他方の出力信号を減算することにより、上側のラジアル磁気軸受(7)の部分に おける回転体(5)のX軸方向の目標位置(=0)に対する変位を求め、この変位 に比例した変位信号ΔXを出力する。センサ回路(13)からの変位信号ΔXは、AD変換器(20)によりディジタル値(ディジタル変位信号)に変換されて、DSP(18)に入力する。後は、図4の場合と同様であり、対応する部分には同一の符号を付している。なお、この場合は、DSP(18)に図5の識別手段(32)および加算手段(33)を設けなくてもよく、制御電流演算手段(37)からの制御電流値Icoがそのまま励磁電流演算手段(38)に入力するようにしてもよい。
【0041】
上側のラジアル磁気軸受(7)におけるY軸方向の1対のラジアル電磁石(27c)(27d)の制御に関する部分、下側のラジアル磁気軸受(8)におけるX軸方向の1対のラジアル電磁石(28a)(28b)の制御に関する部分およびY軸方向の1対のラジアル電磁石(28c)(28d)の制御に関する部分についても、同様である。
【0042】
上記の磁気軸受装置において、コントローラ(2)の電源が投入されていないと きは、磁気軸受(6)(7)(8)およびモータ(10)は駆動されておらず、回転体(5)は保護軸受(11)(12)により機械的に支持されて停止している。
【0043】
コントローラ(2)の電源が投入されると、次のように、DSP(18)の識別手段(32)により、機械本体(1)の識別が行われる。
【0044】
コントローラ(2)の電源が投入されると、まず、識別用の仮の制御パラメータ を用いて各磁気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)の励磁電流を制御すること により、回転体(5)が所定の目標位置に非接触支持される。その後、回転体(5)がZ軸方向に加振させられ、そのときの回転体(5)のZ軸方向の応答状況に基づい て機械本体(1)の形式が識別される。そして、この識別結果に対応する運転用の 制御パラメータが選択され、以後は、この制御パラメータを用いて磁気軸受(6)(7)(8)の制御が行われる。
【0045】
次に、図4、図5および図7を参照して、上記の識別時のDSP(18)のアキシアル磁気軸受(6)の制御に関する部分の動作についてさらに詳細に説明する。図 7は、回転体(5)の制御軸方向の周波数応答、すなわち、回転体(5)をZ軸方向に加振したときの回転体(5)のZ軸方向のゲイン特性を示しており、横軸が周波数 f、縦軸がゲインGを表わしている。
【0046】
コントローラ(2)の電源が投入されると、まず、識別手段(32)が、加振用信号 Sを0にセットするとともに、フラッシュメモリ(19)から識別用の仮の制御パラメータを読み込んで、これをフラッシュメモリ(19)の所定の位置にセットする。加振用信号Sおよび制御パラメータのセットが終了すると、制御電流演算手段(37)が、仮の制御パラメータを用い、変位信号ΔZに基づいて、前述のように制御電流値Icoを演算する。そして、加算手段(33)が、制御電流演算手段(37)からの制御電流値Icoに加振用信号Sを加算して、新たな制御電流値Icを求める。こ のとき、加振用信号Sは0にセットされているので、制御電流値Icは制御電流 値Icoに等しい。後は前述のとおりであり、これにより、回転体(5)は、仮の制 御パラメータを用いて、Z軸方向の所定の目標位置に非接触支持される。
【0047】
このように回転体(5)が非接触支持されたならば、識別手段(32)が、フラッシ ュメモリ(19)の識別用信号テーブルに記憶されている正弦波信号のデータを一定周期で読み込んで、これを加振用信号Sとして加算手段(33)に出力する。これにより、加算手段(33)で演算される制御電流値Icは、制御電流演算手段(37)から の制御電流値Icoに一定周波数の正弦波信号が加算されたものになり、その結果、1対の電磁石(26a)(26b)に供給される励磁電流は、通常の制御時の励磁電流に正弦波信号が加算されたものとなり、この正弦波信号により、回転体(5)がZ軸 方向に加振される。識別手段(32)は、正弦波信号のデータを加振用信号Sとして出力している間に、DSP(18)の入力信号である変位信号ΔZとDSP(18)の出力信号の1つである励磁電流演算手段(38)からの第1の励磁電流値(Io+Ic)より、そのときのゲイン特性を調べ、これに基づいて機械本体(1)の形式を識別 する。
【0048】
回転体(5)をZ軸方向に加振したときの回転体(5)のZ軸方向のゲイン特性は図7のようになり、これは機械本体(1)の形式によって変わる。図7において、A は形式Aの機械本体(1)の場合、Bは形式Bの機械本体(1)の場合、Cは形式Cの機械本体(1)の場合のゲイン特性をそれぞれ示している。このような場合、たと えば、回転体(5)を一定の周波数foで加振したときのZ軸方向のゲインを求めることにより、機械本体(1)の形式がA、B、Cのいずれであるかを識別すること ができる。
【0049】
識別手段(32)は、機械本体(1)の識別が終わると、識別結果の機械本体(1)の形式に対応する制御パラメータをフラッシュメモリ(19)のテーブルから読み込み、これをフラッシュメモリの所定の位置にセットし、同時に、加振用信号Sを再び0にセットする。これにより、回転体(5)は、機械本体(1)の形式に対応した制御パラメータを用いて、所定の目標位置に非接触支持される。そして、このように回転体(5)が非接触支持されたならば、モータ(10)が駆動され、回転体(5)が高速回転させられる。
【0050】
図7には機械本体(1)の形式が3つの場合を示しているが、機械本体(1)の形式が2つの場合あるいは4つ以上の場合でも、同様にこれを識別することができる。
【0051】
上記実施形態では、制御電流演算手段(37)からの制御電流値Icoに正弦波信号を加算することにより回転体(5)を加振しているが、励磁電流演算手段(38)から の2つの励磁電流値(Io+Ic)、(Io−Ic)にそれぞれ正弦波信号を加算することにより回転体(5)を加振することもできる。
【0052】
上記実施形態では、制御電流値Icoに一定周波数の正弦波信号を加算して回転体(5)を加振することにより機械本体(1)の形式を識別する例を示したが、たとえば、制御電流値Icoに可変周波数の正弦波信号を加算して回転体(5)を加振し、 そのときの回転体(5)の応答状況を調べることによっても、機械本体(1)の形式を識別することができる。
【0053】
可変周波数の正弦波信号を加算する場合、機械本体(1)の識別を行うときに、 たとえば、識別手段(32)が、コントローラ(2)のフラッシュメモリ(19)の識別用 信号テーブルに記憶されている正弦波信号のデータを、要求されている周波数に応じた周期で読み込んで加算手段(33)に出力するようにする。
【0054】
上記実施形態では、DSP(18)が、フラッシュメモリ(19)の識別用信号テーブルに記憶されている加振用データを用いて、識別手段(32)および加算手段(33)により回転体(5)を加振しているが、加振手段として機械的な加振装置を用いて回 転体(5)を加振することも可能である。
【0056】
上記実施形態では、回転体(5)をZ軸方向に加振して機械本体(1)の形式の識別を行っているが、X軸方向に加振することにより、あるいはY軸方向に加振することにより機械本体(1)の形式の識別を行うようにすることもできる。また、X 軸、Y軸およびZ軸の3つの制御軸のうちのいずれか2つの方向に回転体(5)を それぞれ加振することにより、機械本体(1)の形式の識別を行うようにすること もできる。さらに、上記の3つの制御軸について、回転体(5)をそれぞれ加振す ることにより、機械本体(1)の形式の識別を行うようにすることもできる。
【0057】
磁気軸受装置には、上記のように回転体(5)が鉛直に支持される縦型のものと 、回転体が水平に支持される横型のものとがあるが、この発明は、横型の磁気軸受装置にも適用できる。なお、縦型の場合と横型の場合とで、各制御軸について、回転体を加振したときの回転体の応答状況は変わるが、いずれの型の場合も、機械本体の形式によっても応答状況が変わるので、それによって機械本体の形式を識別することができる。通常は、磁気軸受装置が縦型と横型のいずれであるかは予めわかっているので、その型に応じたコントローラを用いればよい。あるいは、1つのコントローラに、縦型用の制御パラメータの組(仮の制御パラメータおよび複数組の運転用の制御パラメータ)と横型用の制御パラメータの組とを記憶させておき、磁気軸受装置の型に応じて、対応する制御パラメータの組を選択するようにしてもよい。さらに、磁気軸受装置の型がわかっていないような場合には、たとえば、特開平9−166139号公報に記載されているような方法により磁気軸受装置の型(姿勢)を自動的に判別し、その後、上記のように機械本体の識別を行うようにすることもできる。
【0058】
上記実施形態には、回転体(5)が固定部分であるケーシング(4)の内側で回転するインナロータ型の磁気軸受装置を示したが、この発明は、回転体が固定部分の外側で回転するアウタロータ型の磁気軸受装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の実施形態を示す磁気軸受装置の機械的部分の主要部の縦断面図である。
【図2】図2は、同横断面図である。
【図3】図3は、同磁気軸受装置の電気的構成の1例を示すブロック図である。
【図4】図4は、図3のコントローラの1対のアキシアル電磁石に関する部分を示すブロック図である。
【図5】図5は、図4のDSPの部分の機能を示すブロック図である。
【図6】図6は、図3のコントローラの1対のラジアル電磁石に関する部分を示すブロック図である。
【図7】図7は、機械本体の形式を識別するときの回転体のゲイン特性の1例を示すグラフである。
【符号の説明】
(1) 機械本体
(2) コントローラ
(5) 回転体
(6) アキシアル磁気軸受
(7)(8) ラジアル磁気軸受
(18) ディジタル信号処理プロセッサ(DSP)
(19) フラッシュメモリ
(23) アキシアル変位センサ
(26a)(26b) アキシアル電磁石
(27a)(27b)(27c)(27d) ラジアル電磁石
(28a)(28b)(28c)(28d) ラジアル電磁石
(29a)(29b)(29c)(29d) ラジアル変位センサ
(30a)(30b)(30c)(30d) ラジアル変位センサ
(32) 識別手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control type magnetic bearing device which is used in, for example, a turbo molecular pump and rotates a non-contact support of a rotating body with a magnetic bearing.
[0002]
[Prior art]
As this type of control-type magnetic bearing device, one having a machine main body and a controller connected to the machine main body via a cable is known.
[0003]
The machine body includes a plurality of displacement sensors for detecting axial and radial displacements of the rotating body, and a plurality of sets that support the rotating body in a non-contact manner in the axial and radial directions by the magnetic attraction force of the electromagnets that make a pair. A magnetic bearing, an electric motor that rotates the rotating body, a protective bearing that restricts the movable range of the rotating body, and the like are provided. The protective bearing regulates the movable range in the axial direction and the radial direction of the rotating body, and mechanically supports the rotating body when the supporting force by the magnetic bearing is lost.
[0004]
The controller uses a predetermined control parameter to control the excitation current supplied to the electromagnet based on the output of the displacement sensor.
[0005]
In such a magnetic bearing device, the form of the machine body differs depending on the application, and when the form of the machine body changes, it is necessary to change the control parameters in the controller. The form of the machine body varies depending on the type of the rotating body (weight, natural frequency, center of gravity, etc.), the type of electromagnet, the positional relationship between the rotating body, the electromagnet, and the displacement sensor. For this reason, conventionally, a plurality of types of machine main bodies having different formats and a plurality of types of controllers having different control parameters are prepared, and these are used in combination depending on the application.
[0006]
However, if this is done, it is necessary to prepare another type of controller in accordance with the type of the machine body, which is uneconomical. In addition, if the combination of the machine body and the controller is wrong, the control parameters may be inappropriate and the control of the position of the rotating body by the magnetic bearing may become unstable. To eliminate such inconvenience, when connecting the machine body and controller, the controller can automatically identify the machine body type and check whether the controller is compatible with the machine body. However, in the conventional magnetic bearing device, the control in the controller is mainly analog PID control and has only a function of outputting an output signal to the electromagnet in response to an input signal from the displacement sensor. It was impossible to identify the body type.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a control type magnetic bearing device that can automatically identify the type of a machine body and change control parameters in accordance with the machine body type.
[0010]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A control type magnetic bearing device according to the present invention includes a plurality of displacement sensors for detecting a displacement of a rotating body and a plurality of sets of magnets that support the rotating body in a non-contact manner at a predetermined target position by a magnetic attraction force of a pair of electromagnets. In the control type magnetic bearing device, comprising: a machine main body having a bearing; and a controller having an electromagnet control means for controlling an excitation current supplied to the electromagnet based on an output of the displacement sensor using a control parameter. A digital program capable of outputting a digital control signal for controlling the excitation current based on a digital displacement signal representing the displacement of the rotating body obtained from the output of the displacement sensor using the control parameter processing means comprises a nonvolatile memory device, in the nonvolatile storage device, temporary identification A control parameter, wherein the control parameter is stored for a plurality of sets of operation corresponding to each type of machine body, said digital processing means, the identification of identifying the type of the machine body said nonvolatile memory device An identification means for selecting the control parameter corresponding to the result is provided, and the identification means adds the rotating body after supporting the rotating body in a non-contact manner at a predetermined target position using the temporary control parameter for identification. The type of the machine body is identified based on the response status of the rotating body at this time.
[0011]
For example, an MPU (microprocessor), a digital signal processor or the like is used as the digital processing means capable of software programming. A digital signal processor refers to dedicated hardware that inputs a digital signal and outputs a digital signal, can be software-programmed, and can perform high-speed real-time processing. Hereinafter, this is abbreviated as “DSP”.
[0012]
As the nonvolatile storage device, for example, an appropriate device such as a flash memory or an EPROM is used.
[0013]
When the form of the machine body changes, the response state of the rotating body when the rotating body is vibrated changes. Therefore, the form of the machine body can be identified by examining the response state of the rotating body at this time. Therefore, according to this invention, it is possible to automatically identify the format of the machine body by an electromagnet control means of the controller. Then, based on the identification result of the machine main body, one suitable for the machine main body can be automatically selected and used from a plurality of sets of operation control parameters stored in the nonvolatile storage device. For this reason, one type of controller can be used for a plurality of types of machine main bodies, and the number of types of controllers to be prepared is reduced, which is economical .
[0015]
For example, the identification means vibrates the rotating body by adding a predetermined digital identification signal to the digital control signal, and obtains the response status of the rotating body from the digital displacement signal at that time. .
[0016]
In this way, the rotating body can be easily vibrated simply by adding the digital signals.
[0017]
For example, the digital identification signal is a sine wave signal having a constant frequency.
[0018]
For example, the digital identification signal is a variable frequency sine wave signal.
[0019]
When the machine body type changes, the frequency response of the rotating body also changes. Therefore, the type of the rotator can be identified by adding the sine wave signal to the digital control signal to vibrate the rotator and examining the response (frequency response) status at that time. In particular, when a variable frequency sine wave signal is used, the type of the machine body can be accurately identified by examining the frequency response to a plurality of sine wave signals.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a mechanical part of a control type magnetic bearing device, FIG. 2 is a transverse sectional view thereof, and FIG. 3 is a block diagram showing an example of its electrical configuration.
[0022]
The magnetic bearing device includes a machine body (1) and a controller (2) connected by a cable, and a personal computer (3) is connected to the controller (2).
[0023]
The magnetic bearing device is of a vertical type in which a vertical axis rotating body (5) rotates inside a vertical cylindrical casing (4). In the following description, the control axis (axial control axis) in the axial direction (vertical direction) of the rotating body (5) is the Z axis, and two radial (horizontal) control axes that are orthogonal to the Z axis and orthogonal to each other. Let (radial control axis) be the X axis and the Y axis.
[0024]
The machine body (1) has a pair of axial magnetic bearings (6) for supporting the rotating body (5) in a non-contact manner in the axial direction, and two sets of radial magnets for supporting the rotating body (5) in a non-contact manner in the radial direction. Bearing (7) (8), displacement detector (9) for detecting axial and radial displacement of the rotating body (5), built-in type electric motor (10) for rotating the rotating body (5) at high speed ), And when the rotating body (5) cannot be supported by the magnetic bearings (6), (7), (8) by restricting the moving range in the axial direction and the radial direction of the rotating body (5). Two pairs of upper and lower protective bearings (11) and (12) are provided as restricting means for mechanically supporting the rotating body (5) at the position.
[0025]
The controller (2) is provided with a sensor circuit (13), a magnetic bearing drive circuit (14), an inverter (15), a DSP board (16) and a serial communication board (17), and the DSP board (16) A DSP (18), a ROM (31) as digital processing means, a flash memory (19) as a nonvolatile storage device, an AD converter (20), and a DA converter (21) are provided. The controller (2) and the personal computer (3) are installed at a distance from each other, and the flash memory (19) and the personal computer (3) are connected via the communication board (17) and the cable (22).
[0026]
The displacement detector (9) includes an axial displacement sensor (23) for detecting the axial displacement of the rotating body (5), and an upper and lower position for detecting the radial displacement of the rotating body (5). Two sets of radial displacement sensor units (24) and (25) are provided.
[0027]
The axial magnetic bearing (6) is a pair of axial electromagnets (26a) (26b) arranged so as to sandwich a flange portion (5a) formed integrally with the lower portion of the rotating body (5) from both sides in the Z-axis direction. It has. The axial electromagnet is generically designated by reference numeral (26).
[0028]
The axial displacement sensor (23) is arranged to face the lower end surface of the rotating body (5) from the lower side in the Z-axis direction, and is a distance signal proportional to the distance (gap) from the lower end surface of the rotating body (5). Is output.
[0029]
The two sets of radial magnetic bearings (7) and (8) are arranged on the upper side of the axial magnetic bearing (6) at predetermined intervals in the upper and lower directions, and the motor (10) is arranged between them. Yes. The upper radial magnetic bearing (7) includes a pair of radial electromagnets (27a) (27b) arranged so as to sandwich the rotating body (5) from both sides in the X-axis direction, and the rotating body (5) in the Y-axis direction. A pair of radial electromagnets (27c) and (27d) are arranged so as to be sandwiched from both sides in the direction. These radial electromagnets are collectively referred to by reference numeral (27). Similarly, the lower radial electromagnet (8) also includes two pairs of radial electromagnets (28a) (28b) (28c) (28d). These radial electromagnets are also collectively referred to by reference numeral (28).
[0030]
The upper radial displacement sensor unit (24) is arranged in the vicinity of the upper radial magnetic bearing (7), and the rotating body from both sides in the X axis direction in the vicinity of the electromagnets (27a) and (27b) in the X axis direction. A pair of radial displacement sensors (29a) (29b) arranged so as to sandwich (5) and the rotating body (5) from both sides in the Y-axis direction in the vicinity of the electromagnets (27c) (27d) in the Y-axis direction A pair of radial displacement sensors (29c) and (29d) are arranged so as to be sandwiched therebetween. These radial displacement sensors are collectively referred to by reference numeral (29). Similarly, the lower radial displacement sensor unit (25) is arranged in the vicinity of the lower radial magnetic bearing (8), and two pairs of radial displacement sensors (30a) (30b) (30c) (30d) It has. These radial displacement sensors are also collectively referred to by reference numeral (30). Each radial displacement sensor (29) (30) outputs a distance signal proportional to the distance from the outer peripheral surface of the rotating body (5).
[0031]
The electromagnets (26) (27) (28) and the displacement sensors (23) (29) (30) are fixed to the casing (4).
[0032]
The ROM (31) of the controller (2) stores processing programs for the DSP (18). The flash memory (19) has a control parameter table storing the control parameters of the magnetic bearings (6), (7) and (8), and an identification signal table storing identification signal data (vibration data) described later. A bias current value table storing a bias current value, which will be described later, is provided. In the control parameter table, a temporary control parameter for identification and a plurality of sets of operation control parameters respectively corresponding to a plurality of types of the machine body (1) are stored. In the case of this embodiment, the identification signal table stores sine wave signal data having a constant frequency as the excitation data. The contents of these tables can be rewritten using a personal computer (3).
[0033]
The sensor circuit (13) drives each displacement sensor (23), (29), (30) of the displacement detector (9), and based on the output of each displacement sensor (23), (29), (30), the rotating body Calculate the displacement in the Z-axis direction in (5) and the displacement in the X-axis direction and Y-axis direction in the upper and lower radial displacement sensor units (24) and (25), and AD-convert the displacement signal that is the result of the calculation To the DSP (18) through the device (20).
[0034]
Based on the digital displacement signal representing the displacement of the rotating body (5) input from the AD converter (20), the DSP (18) is connected to each electromagnet (26) of each magnetic bearing (6) (7) (8). (27) The excitation current signal for (28) is output to the magnetic bearing drive circuit (14) via the DA converter (21). The drive circuit (14) supplies the excitation current based on the excitation current signal from the DSP (18) to the electromagnets (26), (27), (28) of the corresponding magnetic bearings (6), (7), (8). Thereby, the rotating body (5) is supported in a non-contact manner at a predetermined target position.
[0035]
The DSP (18) also outputs a rotation speed command signal for the motor (10) to the inverter (15), and the inverter (15) controls the rotation speed of the motor (10) based on this signal. As a result, the rotating body (5) is rotated at high speed by the motor (10) while being supported in a non-contact manner at the target position by the magnetic bearings (6), (7), and (8).
[0036]
Excitation supplied to the electromagnets (26), (27), and (28) of each magnetic bearing (6), (7), and (8) by the controller (2) based on the output of the displacement sensors (23), (29), and (30) An electromagnet control means that controls the current is configured.
[0037]
FIG. 4 shows only the part related to the control of the pair of axial electromagnets (26a) and (26b) in the axial magnetic bearing (6) in the configuration of the controller (2). Next, the control of the pair of axial electromagnets (26a) and (26b) by the controller (2) will be described with reference to FIG.
[0038]
First, the sensor circuit (13) obtains the displacement of the rotating body (5) relative to the target position (= 0) in the Z-axis direction from the output signal of the axial displacement sensor (23), and a displacement signal ΔZ proportional to this displacement. Is output. The displacement signal ΔZ from the sensor circuit (13) is converted into a digital value by the AD converter (20) and input to the DSP (18). As will be described later, the DSP (18) outputs a pair of exciting current signals as control signals respectively corresponding to the pair of electromagnets (36) to the DA converter (21) based on the digital displacement signal ΔZ. . The first excitation current signal (Io + Ic) is converted into an analog signal by the DA converter (21), and the first excitation current signal (Io + Ic) is the first power amplifier (35) of the magnetic bearing drive circuit (14). The first power amplifier (35) amplifies the first excitation current signal (Io + Ic) and supplies an excitation current proportional thereto to the first electromagnet (26a). The second excitation current value (Io−Ic) is converted into an analog signal by the DA converter (21), and the second power of the magnetic bearing drive circuit (14) is converted into the second excitation current signal (Io−Ic). The second power amplifier (36) is supplied to the amplifier (36), amplifies the second excitation current signal (Io-Ic), and supplies an excitation current proportional thereto to the second electromagnet (26a). As a result, the rotating body (5) is supported at the target position in the Z-axis direction.
[0039]
FIG. 5 shows the operation of the DSP (18) as a functional block in the controller (2) shown in FIG. The DSP (18) functionally includes a control current calculation means (37), an identification means (32), an addition means (33), and an excitation current calculation means (38). Based on the displacement signal ΔZ from the AD converter (20), the control current calculation means (37) calculates a control current value Ico for the electromagnets (26a) and (26b) by, for example, PID calculation. The identification means (32) outputs a digital excitation signal S for exciting the rotating body (5) to the addition means (33). The adding means (33) adds the excitation signal S from the discriminating means (32) to the control current value Ico from the control current calculating means (37) to obtain a new control current value Ic. Output to excitation current calculation means (38). Except at the time of identifying the machine body (1), which will be described later, the excitation signal S is 0, and the control current value Ic that is the output of the adding means (33) is the output of the control current calculating means (37). Is equal to the control current value Ico. The excitation current calculation means (38) adds the control current value Ic from the addition means (33) to the bias current value Io stored in the table (34) of the flash memory (19), and the value obtained as a result (Io + Ic) is output to the DA converter (21) as the first exciting current value, and the control current value Ic is subtracted from the bias current value Io, and the resulting value (Io-Ic) is 2 excitation current value is output to the DA converter (21).
[0040]
FIG. 6 shows only the part related to the control of the pair of radial electromagnets (27a) and (27b) in the X-axis direction in the upper radial magnetic bearing (7) in the configuration of the controller (2). In this case, the sensor circuit (13) subtracts the other output signal from one output signal of the pair of radial position sensors (29a) (29b) in the X-axis direction of the upper radial position sensor unit (24). As a result, the displacement of the rotating body (5) with respect to the target position (= 0) in the X-axis direction in the upper radial magnetic bearing (7) is obtained, and a displacement signal ΔX proportional to this displacement is output. The displacement signal ΔX from the sensor circuit (13) is converted into a digital value (digital displacement signal) by the AD converter (20) and input to the DSP (18). The rest is the same as in the case of FIG. 4, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals. In this case, the identification means (32) and the addition means (33) of FIG. 5 need not be provided in the DSP (18), and the control current value Ico from the control current calculation means (37) is directly used as the excitation current calculation. You may make it input into a means (38).
[0041]
A part related to control of a pair of radial electromagnets (27c) (27d) in the Y-axis direction in the upper radial magnetic bearing (7), a pair of radial electromagnets (28a) in the X-axis direction in the lower radial magnetic bearing (8) The same applies to the part relating to the control of) and 28b and the part relating to the control of the pair of
[0042]
In the above magnetic bearing device, when the controller (2) is not powered, the magnetic bearings (6), (7), (8) and the motor (10) are not driven and the rotating body (5) Is mechanically supported by the protective bearings (11) and (12) and stopped.
[0043]
When the controller (2) is powered on, the machine body (1) is identified by the identification means (32) of the DSP (18) as follows.
[0044]
When the controller (2) is turned on, the exciting current of the electromagnets (26) (27) (28) of each magnetic bearing (6) (7) (8) is first used using the temporary control parameters for identification. By controlling this, the rotating body (5) is supported in a non-contact manner at a predetermined target position. Thereafter, the rotating body (5) is vibrated in the Z-axis direction, and the type of the machine body (1) is identified based on the response state of the rotating body (5) in the Z-axis direction at that time. Then, a control parameter for operation corresponding to the identification result is selected, and thereafter, the magnetic bearings (6), (7), and (8) are controlled using the control parameter.
[0045]
Next, with reference to FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 7, the operation of the portion related to the control of the axial magnetic bearing (6) of the DSP (18) at the time of identification will be described in more detail. Fig. 7 shows the frequency response in the control axis direction of the rotating body (5), that is, the gain characteristic in the Z-axis direction of the rotating body (5) when the rotating body (5) is vibrated in the Z-axis direction. The horizontal axis represents the frequency f, and the vertical axis represents the gain G.
[0046]
When the controller (2) is turned on, the identification means (32) first sets the excitation signal S to 0 and reads the temporary control parameters for identification from the flash memory (19). This is set at a predetermined position in the flash memory (19). When the set of the excitation signal S and the control parameter is completed, the control current calculation means (37) calculates the control current value Ico as described above based on the displacement signal ΔZ using the temporary control parameter. Then, the adding means (33) adds the excitation signal S to the control current value Ico from the control current calculating means (37) to obtain a new control current value Ic. At this time, since the excitation signal S is set to 0, the control current value Ic is equal to the control current value Ico. After that, as described above, the rotating body (5) is supported in a non-contact manner at a predetermined target position in the Z-axis direction using a temporary control parameter.
[0047]
When the rotating body (5) is supported in a non-contact manner in this way, the identification means (32) reads the sine wave signal data stored in the identification signal table of the flash memory (19) at a constant cycle. This is output to the adding means (33) as a vibration signal S. As a result, the control current value Ic calculated by the adding means (33) is obtained by adding a sine wave signal having a constant frequency to the control current value Ico from the control current calculating means (37). The excitation current supplied to the pair of electromagnets (26a) and (26b) is obtained by adding a sine wave signal to the excitation current during normal control. This sine wave signal causes the rotating body (5) to move in the Z-axis direction. Is excited. The discriminating means (32) is one of the displacement signal ΔZ which is an input signal of the DSP (18) and one of the output signals of the DSP (18) while outputting the data of the sine wave signal as the excitation signal S. Based on the first excitation current value (Io + Ic) from a certain excitation current calculation means (38), the gain characteristic at that time is examined, and based on this, the type of the machine body (1) is identified.
[0048]
The gain characteristic in the Z-axis direction of the rotator (5) when the rotator (5) is vibrated in the Z-axis direction is as shown in FIG. 7, which varies depending on the type of the machine body (1). In FIG. 7, A indicates the gain characteristics in the case of the machine main body (1) of type A, B indicates the case of the machine main body (1) of type B, and C indicates the gain characteristics in the case of the machine main body (1) of type C. . In such a case, for example, by obtaining the gain in the Z-axis direction when the rotating body (5) is vibrated at a constant frequency fo, the machine body (1) can be any of A, B, and C. Can be identified.
[0049]
When the identification of the machine main body (1) is completed, the identification means (32) reads the control parameter corresponding to the format of the machine main body (1) of the identification result from the table of the flash memory (19), and reads the control parameter in the predetermined flash memory. At the same time, the vibration signal S is set to 0 again. Thus, the rotating body (5) is supported in a non-contact manner at a predetermined target position using control parameters corresponding to the type of the machine body (1). If the rotating body (5) is supported in a non-contact manner in this way, the motor (10) is driven and the rotating body (5) is rotated at a high speed.
[0050]
Although FIG. 7 shows a case where there are three types of the machine main body (1), even when there are two or four or more types of machine main body (1), these can be identified in the same manner.
[0051]
In the above embodiment, the rotating body (5) is vibrated by adding a sine wave signal to the control current value Ico from the control current calculation means (37). The rotating body (5) can also be vibrated by adding a sine wave signal to each of the two excitation current values (Io + Ic) and (Io−Ic).
[0052]
In the above embodiment, an example in which the type of the machine body (1) is identified by adding a sine wave signal having a constant frequency to the control current value Ico and vibrating the rotating body (5) is shown. The machine body (1) type can also be identified by adding a variable frequency sine wave signal to the current value Ico to vibrate the rotor (5) and examining the response status of the rotor (5) at that time. can do.
[0053]
When adding variable frequency sine wave signals, when identifying the machine body (1), for example, the identification means (32) is stored in the identification signal table of the flash memory (19) of the controller (2). The sine wave signal data is read at a cycle corresponding to the requested frequency and output to the adding means (33).
[0054]
In the above-described embodiment, the DSP (18) uses the excitation data stored in the identification signal table of the flash memory (19), and the rotating means (5) by the identifying means (32) and the adding means (33). However, it is also possible to vibrate the rotating body (5) using a mechanical vibration device as the vibration means.
[0056]
In the above embodiment, the rotating body (5) is vibrated in the Z-axis direction to identify the type of the machine body (1). However, the rotating body (5) is vibrated in the X-axis direction, or in the Y-axis direction. The type of the machine body (1) can be identified by shaking. In addition, the type of the machine body (1) can be identified by exciting the rotating body (5) in any two directions of the three control axes of the X, Y and Z axes. You can also do it. Further, the type of the machine main body (1) can be identified by vibrating the rotating body (5) for each of the three control axes.
[0057]
As described above, the magnetic bearing device includes a vertical type in which the rotating body (5) is vertically supported and a horizontal type in which the rotating body is horizontally supported. It can also be applied to a bearing device. Note that the response status of the rotating body when the rotating body is vibrated varies for each control axis between the vertical type and the horizontal type, but in either type, the response status depends on the machine body type. Changes so that the type of machine body can be identified. Usually, since it is known in advance whether the magnetic bearing device is a vertical type or a horizontal type, a controller corresponding to the type may be used. Alternatively, a set of control parameters for vertical type (temporary control parameters and a plurality of sets of operation control parameters) and a set of control parameters for horizontal type are stored in one controller, and the type of magnetic bearing device is stored. Depending on the above, a set of corresponding control parameters may be selected. Further, when the type of the magnetic bearing device is not known, for example, the type (posture) of the magnetic bearing device is automatically determined by a method as described in JP-A-9-166139, Thereafter, the machine body can be identified as described above.
[0058]
In the above embodiment, the inner rotor type magnetic bearing device that rotates inside the casing (4) in which the rotating body (5) is a fixed part is shown, but the present invention rotates the rotating body outside the fixed part. The present invention can also be applied to an outer rotor type magnetic bearing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a mechanical part of a magnetic bearing device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the same.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the magnetic bearing device.
4 is a block diagram showing a portion related to a pair of axial electromagnets of the controller of FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing functions of the DSP portion of FIG. 4;
6 is a block diagram showing a portion related to a pair of radial electromagnets of the controller of FIG. 3; FIG.
FIG. 7 is a graph illustrating an example of gain characteristics of a rotating body when identifying the type of a machine body.
[Explanation of symbols]
(1) Machine body
(2) Controller
(5) Rotating body
(6) Axial magnetic bearing
(7) (8) Radial magnetic bearing
(18) Digital signal processor (DSP)
(19) Flash memory
(23) Axial displacement sensor
(26a) (26b) Axial electromagnet
(27a) (27b) (27c) (27d) Radial electromagnet
(28a) (28b) (28c) (28d) Radial electromagnet
(29a) (29b) (29c) (29d) Radial displacement sensor
(30a) (30b) (30c) (30d) Radial displacement sensor
(32) Identification means
Claims (4)
前記電磁石制御手段が、前記制御パラメータを用い前記変位センサの出力から求められた前記回転体の変位を表わすディジタル変位信号に基づいて前記励磁電流を制御するためのディジタル制御信号を出力するソフトウェアプログラムが可能なディジタル処理手段と、不揮発性記憶装置とを備えており、前記不揮発性記憶装置に、識別用の仮の制御パラメータと、前記機械本体の各形式に対応する複数組の運転用の制御パラメータとが記憶されており、前記ディジタル処理手段が、前記機械本体の形式を識別し前記不揮発性記憶装置からその識別結果に対応する前記制御パラメータを選択する識別手段を備え、前記識別手段が、前記識別用の仮の制御パラメータを用いて前記回転体を所定の目標位置に非接触支持した後に前記回転体を加振し、このときの前記回転体の応答状況に基づいて前記機械本体の形式を識別するものであることを特徴とする制御型磁気軸受装置。A plurality of displacement sensors for detecting the displacement of the rotating body, a machine main body having a plurality of sets of magnetic bearings that support the rotating body in a non-contact manner at a predetermined target position by a magnetic attraction force of an electromagnet that forms a pair; A control type magnetic bearing device comprising: a controller having an electromagnet control means for controlling an exciting current supplied to the electromagnet based on an output of the displacement sensor used;
A software program in which the electromagnet control means outputs a digital control signal for controlling the excitation current based on a digital displacement signal representing the displacement of the rotating body obtained from the output of the displacement sensor using the control parameter. And a non-volatile storage device, and the non-volatile storage device includes a provisional control parameter for identification and a plurality of sets of operation control parameters corresponding to each type of the machine body. And the digital processing means comprises identification means for identifying the type of the machine body and selecting the control parameter corresponding to the identification result from the nonvolatile storage device, the identification means comprising the identification means, vibrated the rotating body after the non-contact support the rotary body to a predetermined target position by using the control parameters of the temporary identification Controlled magnetic bearing device, characterized in that it identifies the type of the machine body on the basis of the response state of the rotating body in this case.
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