JP3785522B2

JP3785522B2 - 制御型磁気軸受装置

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Publication number: JP3785522B2
Application number: JP10457898A
Authority: JP
Inventors: 拓知上山
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2018-04-15
Also published as: JPH11303868A

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

Claims

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制御型磁気軸受装置。
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ことを特徴とする請求項１の制御型磁気軸受装置。
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ことを特徴とする請求項２の制御型磁気軸受装置。
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ことを特徴とする請求項２の制御型磁気軸受装置。