JPH0771456A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH0771456A JPH0771456A JP24053093A JP24053093A JPH0771456A JP H0771456 A JPH0771456 A JP H0771456A JP 24053093 A JP24053093 A JP 24053093A JP 24053093 A JP24053093 A JP 24053093A JP H0771456 A JPH0771456 A JP H0771456A
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- switching ripple
- switching
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スイッチングリップル電流信号より、デュー
ティ比成分の影響を除去してコイルのインダクタンス
Ｌ、即ちギャップ長さ情報Ｘのみを検出することを可能
ならしめ、且つスイッチング周波数より低い周波数（制
御周波数領域、ＤＣ成分の変動）成分の影響を除去する
ことのできる移動量検出手段を備えた磁気軸受装置を提
供する。 【構成】 パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源２１と、被
支持体１３の移動量を検出する手段とを備え、前記電源
２１より電磁石に供給されるスイッチングリップル電流
の磁気力により被支持体１３を非接触に支持する磁気軸
受装置において、前記被支持体１３の移動量を検出する
手段は、前記スイッチングリップル電流の立上り又は立
下りを計測する手段１７，１８を備え、該スイッチング
リップル電流の信号から前記被支持体１３の移動量を推
定する。
ティ比成分の影響を除去してコイルのインダクタンス
Ｌ、即ちギャップ長さ情報Ｘのみを検出することを可能
ならしめ、且つスイッチング周波数より低い周波数（制
御周波数領域、ＤＣ成分の変動）成分の影響を除去する
ことのできる移動量検出手段を備えた磁気軸受装置を提
供する。 【構成】 パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源２１と、被
支持体１３の移動量を検出する手段とを備え、前記電源
２１より電磁石に供給されるスイッチングリップル電流
の磁気力により被支持体１３を非接触に支持する磁気軸
受装置において、前記被支持体１３の移動量を検出する
手段は、前記スイッチングリップル電流の立上り又は立
下りを計測する手段１７，１８を備え、該スイッチング
リップル電流の信号から前記被支持体１３の移動量を推
定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気軸受装置に係り、特
にパルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源と被支持体の移動量
を検出する手段とを備え、該電源より電磁石コイルに供
給されるスイッチングリップル電流の磁気力により被支
持体を非接触で支持する磁気軸受装置に関する。
にパルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源と被支持体の移動量
を検出する手段とを備え、該電源より電磁石コイルに供
給されるスイッチングリップル電流の磁気力により被支
持体を非接触で支持する磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の係る構成の磁気軸受装置
の説明図である。回転軸等の非支持体１３は、電磁石１
１のコイル１２に供給される制御電流により発生する電
磁石１１の磁気吸引力により非接触状態で支持される。
電磁石１１のコイル１２に電流を供給する電源は、パル
ス幅変調（ＰＷＭ）型の軸受電源２１である。パルス幅
変調型の電源２１から電磁石１１の励磁電流が供給され
るため、コイル１２に流れる電流はスイッチングリップ
ル電流となる。
の説明図である。回転軸等の非支持体１３は、電磁石１
１のコイル１２に供給される制御電流により発生する電
磁石１１の磁気吸引力により非接触状態で支持される。
電磁石１１のコイル１２に電流を供給する電源は、パル
ス幅変調（ＰＷＭ）型の軸受電源２１である。パルス幅
変調型の電源２１から電磁石１１の励磁電流が供給され
るため、コイル１２に流れる電流はスイッチングリップ
ル電流となる。
【０００３】係る磁気軸受装置によれば、電磁石１１の
コイル１２からみたインダクタンスを推定することによ
り、被支持体１３の移動量を検出して目標位置に制御し
ている。このため、通常必要とされるインダクタンス形
センサ或いは渦電流形センサ等の変位センサが不要とな
る。また、被支持体１３の移動量検出を電磁石１１のヨ
ーク１４の磁極面の磁力作用点で行うことができるの
で、移動量の検出点と電磁石の磁力の作用点とを一致さ
せることができる。
コイル１２からみたインダクタンスを推定することによ
り、被支持体１３の移動量を検出して目標位置に制御し
ている。このため、通常必要とされるインダクタンス形
センサ或いは渦電流形センサ等の変位センサが不要とな
る。また、被支持体１３の移動量検出を電磁石１１のヨ
ーク１４の磁極面の磁力作用点で行うことができるの
で、移動量の検出点と電磁石の磁力の作用点とを一致さ
せることができる。
【０００４】この移動量検出手段は次の通りである。電
磁石１１のヨーク１４と被支持体１３の磁性材料とは空
隙Ｘを介して磁路が形成され、コイル１２の励磁電流に
よって生じる閉ループの磁束φが形成される。したがっ
て、コイル１２から見たインダクタンスＬは、被支持体
１３と電磁石１１のヨーク１４の磁極面との空隙Ｘの大
きさにより変化する。即ち、コイル１２のインダクタン
スＬを検出することにより、被支持体と電磁石１１のギ
ャップ（空隙）Ｘの大きさを検出することができる。
磁石１１のヨーク１４と被支持体１３の磁性材料とは空
隙Ｘを介して磁路が形成され、コイル１２の励磁電流に
よって生じる閉ループの磁束φが形成される。したがっ
て、コイル１２から見たインダクタンスＬは、被支持体
１３と電磁石１１のヨーク１４の磁極面との空隙Ｘの大
きさにより変化する。即ち、コイル１２のインダクタン
スＬを検出することにより、被支持体と電磁石１１のギ
ャップ（空隙）Ｘの大きさを検出することができる。
【０００５】被支持体の移動量の検出は、まず電流検出
器２３により、コイル１２に流れるスイッチングリップ
ル電流のリップル成分を検出する。電流検出器２３で検
出されたスイッチングリップル電流のリップル成分は、
バンドパスフィルタ（ＢＦ）２４により、リップル成分
のみが通過する。整流回路２５は、スイッチングリップ
ル電流のリップル成分を整流検波することにより、リッ
プル成分の大きさを検出する。そして、ローパスフィル
タ（ＬＦ）２６で低周波成分のみを通過させることによ
り、リップル成分はインダクタンスＬの大きさに比例す
ることから被支持体１３の移動量に相当する量を検出す
ることができる。
器２３により、コイル１２に流れるスイッチングリップ
ル電流のリップル成分を検出する。電流検出器２３で検
出されたスイッチングリップル電流のリップル成分は、
バンドパスフィルタ（ＢＦ）２４により、リップル成分
のみが通過する。整流回路２５は、スイッチングリップ
ル電流のリップル成分を整流検波することにより、リッ
プル成分の大きさを検出する。そして、ローパスフィル
タ（ＬＦ）２６で低周波成分のみを通過させることによ
り、リップル成分はインダクタンスＬの大きさに比例す
ることから被支持体１３の移動量に相当する量を検出す
ることができる。
【０００６】従って、制御回路２７に被支持体の移動量
を入力し、目標浮上位置と比較して信号の位相及びゲイ
ンを調整し、ＰＷＭ軸受電源２１にフィードバックする
ことにより、被支持体１３は目標浮上位置に制御され
る。
を入力し、目標浮上位置と比較して信号の位相及びゲイ
ンを調整し、ＰＷＭ軸受電源２１にフィードバックする
ことにより、被支持体１３は目標浮上位置に制御され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す従来の被支持体の移動量検出手段では、電流検出器
で検出されるスイッチングリップル電流信号は、デュー
ティ比情報と、コイルのインダクタンスＬの変化情報と
の双方を含んでいる。そのため、スイッチングリップル
電流信号を検出し、その振幅を単に検波してしまうと、
デューティ比の影響を取り除くことができなくなり、安
定な移動量の検出系を実現することが困難になる。特に
比較的広い範囲のギャップ長さを推定する場合は、イン
ダクタンスＬの変化が小さくなるため、移動量すなわち
空隙Ｘの長さの推定が困難になる。
示す従来の被支持体の移動量検出手段では、電流検出器
で検出されるスイッチングリップル電流信号は、デュー
ティ比情報と、コイルのインダクタンスＬの変化情報と
の双方を含んでいる。そのため、スイッチングリップル
電流信号を検出し、その振幅を単に検波してしまうと、
デューティ比の影響を取り除くことができなくなり、安
定な移動量の検出系を実現することが困難になる。特に
比較的広い範囲のギャップ長さを推定する場合は、イン
ダクタンスＬの変化が小さくなるため、移動量すなわち
空隙Ｘの長さの推定が困難になる。
【０００８】さらに、スイッチングリップル電流信号は
比較的に小さな信号であり、その中に含まれるスイッチ
ング周波数より低い周波数（制御周波数領域、ＤＣ成分
の変動）成分の影響があり、これを取り除く必要があ
る。このスイッチング周波数より低い周波数成分は、熱
等の影響により測定系がドリフトすること等の原因によ
るものと考えられる。
比較的に小さな信号であり、その中に含まれるスイッチ
ング周波数より低い周波数（制御周波数領域、ＤＣ成分
の変動）成分の影響があり、これを取り除く必要があ
る。このスイッチング周波数より低い周波数成分は、熱
等の影響により測定系がドリフトすること等の原因によ
るものと考えられる。
【０００９】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑みて
為されたもので、スイッチングリップル電流信号より、
デューティ比成分の影響を除去してコイルのインダクタ
ンスＬ、即ちギャップ長さ情報Ｘのみを検出することを
可能ならしめ、且つスイッチング周波数より低い周波数
（制御周波数領域、ＤＣ成分の変動）成分の影響を除去
することのできる安定性の高い（ロバストな）移動量検
出手段を備えた磁気軸受装置を提供することを目的とす
る。
為されたもので、スイッチングリップル電流信号より、
デューティ比成分の影響を除去してコイルのインダクタ
ンスＬ、即ちギャップ長さ情報Ｘのみを検出することを
可能ならしめ、且つスイッチング周波数より低い周波数
（制御周波数領域、ＤＣ成分の変動）成分の影響を除去
することのできる安定性の高い（ロバストな）移動量検
出手段を備えた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、パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源と、被支持体の移
動量を検出する手段とを備え、前記電源より電磁石に供
給されるスイッチングリップル電流の磁気力により被支
持体を非接触に支持する磁気軸受装置において、前記被
支持体の移動量を検出する手段は、前記スイッチングリ
ップル電流の立上り又は立下りを計測する手段を備え、
該スイッチングリップル電流の信号から前記被支持体の
移動量を推定することを特徴とする。
は、パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源と、被支持体の移
動量を検出する手段とを備え、前記電源より電磁石に供
給されるスイッチングリップル電流の磁気力により被支
持体を非接触に支持する磁気軸受装置において、前記被
支持体の移動量を検出する手段は、前記スイッチングリ
ップル電流の立上り又は立下りを計測する手段を備え、
該スイッチングリップル電流の信号から前記被支持体の
移動量を推定することを特徴とする。
【００１１】
【作用】スイッチングリップル電流の立上り又は立下り
を計測する手段を備え、スイッチング信号に同期し、ス
イッチングオン／オフのタイミングより所定の時間にお
ける電流値の過渡応答をサンプルホールドすることによ
り、インダクタンスＬを推定することができ、そのイン
ダクタンスから被支持体側ターゲットと支持側電磁石と
の相対変位量を推定することができる。このように、ス
イッチングリップル電流信号の立上り又は立下りを計測
するため、パルス幅変調のデューティ比の影響を受ける
ことなくインダクタンスＬを推定することができる。
を計測する手段を備え、スイッチング信号に同期し、ス
イッチングオン／オフのタイミングより所定の時間にお
ける電流値の過渡応答をサンプルホールドすることによ
り、インダクタンスＬを推定することができ、そのイン
ダクタンスから被支持体側ターゲットと支持側電磁石と
の相対変位量を推定することができる。このように、ス
イッチングリップル電流信号の立上り又は立下りを計測
するため、パルス幅変調のデューティ比の影響を受ける
ことなくインダクタンスＬを推定することができる。
【００１２】又、スイッチングリップル電流の立上り勾
配時と立下り勾配時との信号をサンプルホールドして、
それぞれの信号の差を検出することにより、低い周波数
成分の影響を除去することができる。
配時と立下り勾配時との信号をサンプルホールドして、
それぞれの信号の差を検出することにより、低い周波数
成分の影響を除去することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。図１は、本発明の一実施例の被支持体の
移動量を検出する手段を備えた磁気軸受装置を示す。本
実施例においても、被支持体１３は電磁石１１の磁気力
により非接触支持され、電磁石１１の磁気力は、コイル
１２にＰＷＭ軸受電源２１からパルス幅変調されたスイ
ッチングリップル電流として供給される。コイル１２に
流れるスイッチングリップル電流は、ＣＴ等の電流検出
器２３により検出される。
がら説明する。図１は、本発明の一実施例の被支持体の
移動量を検出する手段を備えた磁気軸受装置を示す。本
実施例においても、被支持体１３は電磁石１１の磁気力
により非接触支持され、電磁石１１の磁気力は、コイル
１２にＰＷＭ軸受電源２１からパルス幅変調されたスイ
ッチングリップル電流として供給される。コイル１２に
流れるスイッチングリップル電流は、ＣＴ等の電流検出
器２３により検出される。
【００１４】電流検出器２３で検出された電流はサンプ
ルホールド器１８でホールドされる。リファレンス信号
成形器１７はＰＷＭ軸受電源２１の出力部のＦＥＴを駆
動するスイッチング信号に同期して、該スイッチング信
号を受取りパルス波形を成形する。成形されたパルス波
形はサンプルホールド器１８に入力され、時間ｔ1 後に
サンプルホールド器１８でスイッチングリップル電流波
形をホールドする。
ルホールド器１８でホールドされる。リファレンス信号
成形器１７はＰＷＭ軸受電源２１の出力部のＦＥＴを駆
動するスイッチング信号に同期して、該スイッチング信
号を受取りパルス波形を成形する。成形されたパルス波
形はサンプルホールド器１８に入力され、時間ｔ1 後に
サンプルホールド器１８でスイッチングリップル電流波
形をホールドする。
【００１５】サンプルホールド器１８の出力は、ローパ
スフィルタ（ＬＦ）２６に入力され、高周波成分は除去
され被支持体１３の移動量情報としての低周波信号成分
が制御回路２７に入力される。制御回路２７では、被支
持体１３の目標位置と比較され、位相及びゲインが調整
され、被支持体１３が目標位置に安定して支持されるよ
うにＰＷＭ軸受電源のパルス幅変調（ＰＷＭ）を行う。
スフィルタ（ＬＦ）２６に入力され、高周波成分は除去
され被支持体１３の移動量情報としての低周波信号成分
が制御回路２７に入力される。制御回路２７では、被支
持体１３の目標位置と比較され、位相及びゲインが調整
され、被支持体１３が目標位置に安定して支持されるよ
うにＰＷＭ軸受電源のパルス幅変調（ＰＷＭ）を行う。
【００１６】図２は、移動量情報を検出する手段の詳細
を示す説明図である。コイル１２に流れる電流ＩC は、
ＣＴ等の電流検出器２３で検出され、２台のサンプルホ
ールド器１８Ａ，１８Ｂでホールドされる。サンプルホ
ールド器１８Ａ，１８Ｂのホールドのタイミングは、リ
ファレンス信号成形器１７から与えられる、ＰＷＭ形軸
受電源の出力部のパワー素子を駆動するスイッチング信
号に同期した信号に基づいている。
を示す説明図である。コイル１２に流れる電流ＩC は、
ＣＴ等の電流検出器２３で検出され、２台のサンプルホ
ールド器１８Ａ，１８Ｂでホールドされる。サンプルホ
ールド器１８Ａ，１８Ｂのホールドのタイミングは、リ
ファレンス信号成形器１７から与えられる、ＰＷＭ形軸
受電源の出力部のパワー素子を駆動するスイッチング信
号に同期した信号に基づいている。
【００１７】サンプルホールド器１８Ａ，１８Ｂはそれ
ぞれ、リファレンス成形器のスイッチングパルスの立上
りと立下りに同期してそれぞれｔ1 時間後の信号をサン
プルホールドする。サンプルホールド器１８Ａ，１８Ｂ
はそれぞれスイッチングリップル電流の上り勾配時と、
下り勾配時の信号Ｖ1 ，Ｖ2 を検出する。そして、差動
増幅器１９によりサンプルホールドされた信号Ｖ1 とＶ
2 の差を求めて出力Ｖ out とする。
ぞれ、リファレンス成形器のスイッチングパルスの立上
りと立下りに同期してそれぞれｔ1 時間後の信号をサン
プルホールドする。サンプルホールド器１８Ａ，１８Ｂ
はそれぞれスイッチングリップル電流の上り勾配時と、
下り勾配時の信号Ｖ1 ，Ｖ2 を検出する。そして、差動
増幅器１９によりサンプルホールドされた信号Ｖ1 とＶ
2 の差を求めて出力Ｖ out とする。
【００１８】次に、本実施例の移動量検出手段の動作に
ついて説明する。図３（Ａ）に示すインダクタンスＬと
抵抗Ｒからなるコイルに、スイッチオンにより（Ｂ）に
示す矩形波状のパルス電圧が加わった時には、（Ｃ）に
示すような電流Ｉ（ｔ）が流れる。到達電流値は、印加
電圧Ｅとコイル抵抗Ｒにより決まりＥ／Ｒとなる。立上
り／立下りの過渡応答の時定数は、コイル抵抗Ｒとイン
ダクタンスＬによって決まりＬ／Ｒとなる。すなわち、
図３（Ｃ）に示すように、インダクタンスＬの大きさに
よって、時刻ｔ1 の立上りが変わってくる。このため、
コイル抵抗Ｒを一定と仮定すれば、電流Ｉ（ｔ）の応答
はインダクタンスＬによって決まる。したがって初期応
答である時刻ｔ1 の電流Ｉを検出することにより、イン
ダクタンスＬの変化を検出することができる。インダク
タンスＬの変化から被支持体の移動量すなわち被支持体
と電磁石の磁極面との間隔（ギャップ）Ｘを推定するこ
とができる。
ついて説明する。図３（Ａ）に示すインダクタンスＬと
抵抗Ｒからなるコイルに、スイッチオンにより（Ｂ）に
示す矩形波状のパルス電圧が加わった時には、（Ｃ）に
示すような電流Ｉ（ｔ）が流れる。到達電流値は、印加
電圧Ｅとコイル抵抗Ｒにより決まりＥ／Ｒとなる。立上
り／立下りの過渡応答の時定数は、コイル抵抗Ｒとイン
ダクタンスＬによって決まりＬ／Ｒとなる。すなわち、
図３（Ｃ）に示すように、インダクタンスＬの大きさに
よって、時刻ｔ1 の立上りが変わってくる。このため、
コイル抵抗Ｒを一定と仮定すれば、電流Ｉ（ｔ）の応答
はインダクタンスＬによって決まる。したがって初期応
答である時刻ｔ1 の電流Ｉを検出することにより、イン
ダクタンスＬの変化を検出することができる。インダク
タンスＬの変化から被支持体の移動量すなわち被支持体
と電磁石の磁極面との間隔（ギャップ）Ｘを推定するこ
とができる。
【００１９】初期応答を検出する時間ｔ1 は最小デュー
ティ比よりも短い時間にすることにより、デューティ比
の影響を受けないで、インダクタンスＬの変化を求める
ことができる。ＰＷＭ軸受電源の動作領域のデューティ
比が３０％〜８０％であるとすれば、検出時間ｔ1 はデ
ューティ比１０％〜２０％の時間に選定することによっ
て、デューティ比の影響を受けることなくインダクタン
スＬの検出を行うことができる。
ティ比よりも短い時間にすることにより、デューティ比
の影響を受けないで、インダクタンスＬの変化を求める
ことができる。ＰＷＭ軸受電源の動作領域のデューティ
比が３０％〜８０％であるとすれば、検出時間ｔ1 はデ
ューティ比１０％〜２０％の時間に選定することによっ
て、デューティ比の影響を受けることなくインダクタン
スＬの検出を行うことができる。
【００２０】図４は、スイッチングリップル電流のサン
プルホールドを示す。図４（Ａ）のスイッチング（パル
ス幅変調）電圧Ｅが電磁石コイルに印加されると、電流
検出器２３には、直流成分が除去された（Ｂ）に示すス
イッチングリップル電流Ｉ（ｔ）が検出される。リファ
レンス成形器１７により、スイッチング信号に同期し、
スイッチオン／オフのタイミングより所定の時間（ｔ
1 ）後におけるスイッチングリップル電流の上り勾配を
サンプルホールドするサンプルホールド器１８Ａの出力
はＶ1 となる。スイッチングリップル電流の下り勾配を
サンプルホールドするサンプルホールド器１８Ｂの出力
はＶ2 となる。差動増幅器１９は、サンプルホールドさ
れた出力Ｖ1 ，Ｖ2 の差分を増幅してＶout を出力する
ものである。
プルホールドを示す。図４（Ａ）のスイッチング（パル
ス幅変調）電圧Ｅが電磁石コイルに印加されると、電流
検出器２３には、直流成分が除去された（Ｂ）に示すス
イッチングリップル電流Ｉ（ｔ）が検出される。リファ
レンス成形器１７により、スイッチング信号に同期し、
スイッチオン／オフのタイミングより所定の時間（ｔ
1 ）後におけるスイッチングリップル電流の上り勾配を
サンプルホールドするサンプルホールド器１８Ａの出力
はＶ1 となる。スイッチングリップル電流の下り勾配を
サンプルホールドするサンプルホールド器１８Ｂの出力
はＶ2 となる。差動増幅器１９は、サンプルホールドさ
れた出力Ｖ1 ，Ｖ2 の差分を増幅してＶout を出力する
ものである。
【００２１】このように、スイッチングリップル電流信
号の下り勾配時と、上り勾配時についてそれぞれサンプ
ルホールドの電圧Ｖ1 及びＶ2 をそれぞれ検出して両者
の差Ｖout を差動増幅器により取り出すことによって、
スイッチング周波数より低い周波数成分の混入、発生に
よる影響を除去することができる。すなわち、スイッチ
ングリップル電流は、コイルに流れる絶対的な電流値と
比較して小さいため、図４（Ｃ）に示すように測定系の
熱ドリフト等によりゼロ点が変動しており、１個のサン
プルホールド器の出力Ｖ1 又はＶ2 のみでは測定誤差を
大きくしてしまう。従って、スイッチングリップル電流
の上り勾配時と下り勾配時をサンプルホールドし、その
ホールド値Ｖ1 ，Ｖ2 の差Ｖout を求めることにより、
スイッチング周波数より低い周波数（制御周波数領域、
ＤＣ成分の変動）成分の影響を相殺して除去することが
できる。
号の下り勾配時と、上り勾配時についてそれぞれサンプ
ルホールドの電圧Ｖ1 及びＶ2 をそれぞれ検出して両者
の差Ｖout を差動増幅器により取り出すことによって、
スイッチング周波数より低い周波数成分の混入、発生に
よる影響を除去することができる。すなわち、スイッチ
ングリップル電流は、コイルに流れる絶対的な電流値と
比較して小さいため、図４（Ｃ）に示すように測定系の
熱ドリフト等によりゼロ点が変動しており、１個のサン
プルホールド器の出力Ｖ1 又はＶ2 のみでは測定誤差を
大きくしてしまう。従って、スイッチングリップル電流
の上り勾配時と下り勾配時をサンプルホールドし、その
ホールド値Ｖ1 ，Ｖ2 の差Ｖout を求めることにより、
スイッチング周波数より低い周波数（制御周波数領域、
ＤＣ成分の変動）成分の影響を相殺して除去することが
できる。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明はパルス
幅変調型の軸受電源を備えた磁気軸受装置において、パ
ルス幅変調のデューティ比の影響を受けず、低い周波数
（制御周波数領域、ＤＣ成分の変動）成分の影響を取り
除いて、被支持体の移動量を検出することができる。従
って、動作の安定した、且つ検出精度の改良された被支
持体の移動量を検出する手段を備えた磁気軸受装置が提
供される。
幅変調型の軸受電源を備えた磁気軸受装置において、パ
ルス幅変調のデューティ比の影響を受けず、低い周波数
（制御周波数領域、ＤＣ成分の変動）成分の影響を取り
除いて、被支持体の移動量を検出することができる。従
って、動作の安定した、且つ検出精度の改良された被支
持体の移動量を検出する手段を備えた磁気軸受装置が提
供される。
【図１】本発明の一実施例の磁気軸受装置の説明図。
【図２】被支持体の移動量を検出する手段の説明図。
【図３】本実施例の移動量検出手段の原理を説明するた
めの説明図であり、（Ａ）は回路図、（Ｂ）は印加する
電圧Ｅ、（Ｃ）は電圧Ｅの印加によって生じる電流Ｉ
（ｔ）を示す。
めの説明図であり、（Ａ）は回路図、（Ｂ）は印加する
電圧Ｅ、（Ｃ）は電圧Ｅの印加によって生じる電流Ｉ
（ｔ）を示す。
【図４】スイッチング電圧とスイッチングリップル電流
のサンプルホールドの関係を示すタイムチャートであ
り、（Ａ）はスイッチング（パルス幅変調）電圧Ｅ、
（Ｂ）はスイッチングリップル電流Ｉ（ｔ）、（Ｃ）は
サンプルホールド電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を示す。
のサンプルホールドの関係を示すタイムチャートであ
り、（Ａ）はスイッチング（パルス幅変調）電圧Ｅ、
（Ｂ）はスイッチングリップル電流Ｉ（ｔ）、（Ｃ）は
サンプルホールド電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を示す。
【図５】従来のＰＷＭ軸受電源を用いた磁気軸受装置の
説明図。
説明図。
１１ 電磁石 １２ コイル １３ 被支持体 １４ ヨーク １７ リファレンス信号成形器 １８，１８Ａ，１８Ｂ サンプルホールド器 １９ 差動増幅器 ２１ パルス幅変調（ＰＷＭ）軸受電源
Claims (4)
- 【請求項１】 パルス幅変調（ＰＷＭ）型の電源と、被
支持体の移動量を検出する手段とを備え、前記電源より
電磁石に供給されるスイッチングリップル電流の磁気力
により被支持体を非接触に支持する磁気軸受装置におい
て、前記被支持体の移動量を検出する手段は、前記スイ
ッチングリップル電流の立上り又は立下りを計測する手
段を備え、該スイッチングリップル電流の信号から前記
被支持体の移動量を推定することを特徴とする磁気軸受
装置。 - 【請求項２】 前記スイッチングリップル電流を計測す
る手段は、前記スイッチング信号に同期し、スイッチオ
ン／オフのタイミングより所定の時間後におけるスイッ
チングリップル電流信号をサンプルホールドすることに
より、スイッチングリップル電流信号に含まれ前記被支
持体の移動量を推定する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】 前記スイッチングリップル電流を計測す
る手段は、前記スイッチングリップル電流信号をサンプ
ルホールドする回路を２個備え、前記パルス幅変調型電
源の出力部のパワー素子を駆動するスイッチング信号に
同期し、前記１個の回路ではスイッチングリップル電流
信号の下り勾配時の信号を検出し、残りの１個の回路で
は、前記スイッチングリップル電流信号の上り勾配時の
信号を検出し、それぞれのサンプルホールド回路により
検波された信号の差を検出し、被支持体の移動量を推定
するものであることを特徴とする請求項１記載の磁気軸
受装置。 - 【請求項４】 前記推定された被支持体の移動量に基づ
いて、制御回路を介して前記パルス幅変調型電源のスイ
ッチングリップル電流により、前記被支持体を目標位置
に制御することを特徴とする請求項２乃至３記載の磁気
軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24053093A JP3220303B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24053093A JP3220303B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771456A true JPH0771456A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3220303B2 JP3220303B2 (ja) | 2001-10-22 |
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ID=17060904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24053093A Expired - Fee Related JP3220303B2 (ja) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 磁気軸受装置 |
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| JP (1) | JP3220303B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-09-01 JP JP24053093A patent/JP3220303B2/ja not_active Expired - Fee Related
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