JPH08251865A - 振動抑制回転機 - Google Patents
振動抑制回転機Info
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- JPH08251865A JPH08251865A JP7048886A JP4888695A JPH08251865A JP H08251865 A JPH08251865 A JP H08251865A JP 7048886 A JP7048886 A JP 7048886A JP 4888695 A JP4888695 A JP 4888695A JP H08251865 A JPH08251865 A JP H08251865A
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- rotor
- vibration
- rotating
- shaft
- magnetic levitation
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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
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
- F16C32/0497—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
-
- 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
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転系において、回転部の振動を抑制し、広
い範囲の回転速度において安定した回転動作をし得るよ
うにする。 【構成】 ロータ２ａに対し磁気的な作用を及ぼすこと
により該ロータ２ａを浮上させつつ所定の回転軸廻りに
回転駆動する磁気浮上モータ部１０ａと、ロータと連結
されたシャフト５の軸方向と垂直な方向の変位を検出す
る距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙとを設け、これら
のセンサから得られる検出信号に基づいて、ロータに付
与する磁気浮上力を制御し回転系に生じる振動を抑制す
るようにした。
い範囲の回転速度において安定した回転動作をし得るよ
うにする。 【構成】 ロータ２ａに対し磁気的な作用を及ぼすこと
により該ロータ２ａを浮上させつつ所定の回転軸廻りに
回転駆動する磁気浮上モータ部１０ａと、ロータと連結
されたシャフト５の軸方向と垂直な方向の変位を検出す
る距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙとを設け、これら
のセンサから得られる検出信号に基づいて、ロータに付
与する磁気浮上力を制御し回転系に生じる振動を抑制す
るようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高速かつ安定した回転
動作が必要とされる用途に好適な振動抑制回転機に関す
る。
動作が必要とされる用途に好適な振動抑制回転機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】工場等において、生産性等の要請から、
一定の回転速度で大きな回転駆動力を連続的に発生する
ことが要求される場合がある。このような場合、回転機
の回転軸に径の大きなローラを取り付け、このローラを
介して最終的な駆動対象物に駆動力を供給するという構
成が一般に採られる。図６は、回転機をこのような用途
に適用した場合の一構成例を示すものである。同図にお
いて、１は回転機であり、ロータ２とこれを取り囲むよ
うに固定されたステータ３とを有している。ステータ３
にはロータ２を回転駆動するための磁界を発生すべくコ
イル４が巻回されている。また、ロータ３にはシャフト
５が貫通しており、このシャフト５はロータ２の両側の
２点においてボールベアリングＢ１およびＢ２を介して
回動自在に軸支されている。そして、シャフト５には駆
動力伝達のための径の大きなローラ６が取り付けられて
いる。
一定の回転速度で大きな回転駆動力を連続的に発生する
ことが要求される場合がある。このような場合、回転機
の回転軸に径の大きなローラを取り付け、このローラを
介して最終的な駆動対象物に駆動力を供給するという構
成が一般に採られる。図６は、回転機をこのような用途
に適用した場合の一構成例を示すものである。同図にお
いて、１は回転機であり、ロータ２とこれを取り囲むよ
うに固定されたステータ３とを有している。ステータ３
にはロータ２を回転駆動するための磁界を発生すべくコ
イル４が巻回されている。また、ロータ３にはシャフト
５が貫通しており、このシャフト５はロータ２の両側の
２点においてボールベアリングＢ１およびＢ２を介して
回動自在に軸支されている。そして、シャフト５には駆
動力伝達のための径の大きなローラ６が取り付けられて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】さて、このように大き
なローラ６を回転機１のシャフト６に取り付けた場合、
これに伴って回転機１の軸端負荷および軸端質量が大き
くなり、ローラ６を含む回転系に不釣り合い量に基づく
大きな振動が発生するという問題が生じる。以下、この
問題について詳述する。
なローラ６を回転機１のシャフト６に取り付けた場合、
これに伴って回転機１の軸端負荷および軸端質量が大き
くなり、ローラ６を含む回転系に不釣り合い量に基づく
大きな振動が発生するという問題が生じる。以下、この
問題について詳述する。
【０００４】まず、回転系に振動を生じさせないために
は、少なくとも回転系自体の構造が振動の要因となるも
のを含まず、不釣り合い量を有していない状態にする必
要がある。しかしながら、回転機１のロータ２等の回転
系の個々の部品は完全な軸対称形状とすることが困難で
あり、それらを組み立てた回転系に至っては完全な軸対
称に構成することは極めて困難であるため、回転系の重
心と回転系の回転軸との間にはどうしても若干のずれが
生じてしまう。このように重心が回転軸からずれた回転
体を回転駆動した場合、その回転速度に対応した周波数
の振動が回転体に生じる。さらにこのような重心のずれ
以外にも回転系の不釣り合い量を構成する原因が幾つか
あり、かかる不釣り合い量に起因した加振力が回転系に
生じ、これによって回転系に振動が生じることとなる。
は、少なくとも回転系自体の構造が振動の要因となるも
のを含まず、不釣り合い量を有していない状態にする必
要がある。しかしながら、回転機１のロータ２等の回転
系の個々の部品は完全な軸対称形状とすることが困難で
あり、それらを組み立てた回転系に至っては完全な軸対
称に構成することは極めて困難であるため、回転系の重
心と回転系の回転軸との間にはどうしても若干のずれが
生じてしまう。このように重心が回転軸からずれた回転
体を回転駆動した場合、その回転速度に対応した周波数
の振動が回転体に生じる。さらにこのような重心のずれ
以外にも回転系の不釣り合い量を構成する原因が幾つか
あり、かかる不釣り合い量に起因した加振力が回転系に
生じ、これによって回転系に振動が生じることとなる。
【０００５】この振動の振幅は図７に例示するように回
転機の回転速度Ｎの影響を受ける。すなわち、回転機の
回転速度が回転系の１次固有振動数Ｎ１以下である場合
には、回転系が受ける上記不釣り合い量に起因した加振
の影響が少なく、回転機のロータには僅かな振幅の振動
しか生じない。従って、図６の例では、シャフト６に過
度な曲げ応力が加わることがなく正常な回転動作が得ら
れる。しかし、回転機の回転速度が１次固有振動数Ｎ１
付近になると、回転系がその不釣り合い量による加振力
に対して過敏に反応することとなり、ローラ等に大きな
振動が発生する。そして、このように大きな振動がロー
ラ６に発生すると、シャフト５に大きな応力が作用し、
最悪の場合にはシャフト５が曲り、極めて危険な状態と
なる。このように回転系に大きな振動が発生するのを避
けるため、一般的に回転機の定格回転数は回転系の１次
固有振動数Ｎ１よりも低く設定される。
転機の回転速度Ｎの影響を受ける。すなわち、回転機の
回転速度が回転系の１次固有振動数Ｎ１以下である場合
には、回転系が受ける上記不釣り合い量に起因した加振
の影響が少なく、回転機のロータには僅かな振幅の振動
しか生じない。従って、図６の例では、シャフト６に過
度な曲げ応力が加わることがなく正常な回転動作が得ら
れる。しかし、回転機の回転速度が１次固有振動数Ｎ１
付近になると、回転系がその不釣り合い量による加振力
に対して過敏に反応することとなり、ローラ等に大きな
振動が発生する。そして、このように大きな振動がロー
ラ６に発生すると、シャフト５に大きな応力が作用し、
最悪の場合にはシャフト５が曲り、極めて危険な状態と
なる。このように回転系に大きな振動が発生するのを避
けるため、一般的に回転機の定格回転数は回転系の１次
固有振動数Ｎ１よりも低く設定される。
【０００６】しかしながら、生産性を高めるためには、
定格回転数を高く設定する必要があり、そのためには以
下のような対策を講じる必要がある。固有振動数を高
くする。回転数が固有振動数と一致した場合に生じる
振動の振幅を低く抑える。
定格回転数を高く設定する必要があり、そのためには以
下のような対策を講じる必要がある。固有振動数を高
くする。回転数が固有振動数と一致した場合に生じる
振動の振幅を低く抑える。
【０００７】ここで、固有振動数を高めるためにはシャ
フト５の径を大きくする必要がある。しかし、シャフト
５を大きくすると、シャフト５を支持するボールベアリ
ングＢ１およびＢ２のｄｎ値が大きくなることによりボ
ールベアリングの寿命が低下する。このため、シャフト
５の大径化には限界がある。
フト５の径を大きくする必要がある。しかし、シャフト
５を大きくすると、シャフト５を支持するボールベアリ
ングＢ１およびＢ２のｄｎ値が大きくなることによりボ
ールベアリングの寿命が低下する。このため、シャフト
５の大径化には限界がある。
【０００８】一方、固有振動数におけるローラ６の振動
の振幅は、回転系が有する不釣り合い量および減衰係数
により決定されるが、不釣り合い量を小さくして安定性
を高めたり減衰係数を高めたりするのにも限界があり、
固有振動数におけるローラ６の振動を抑制するのは困難
であった。
の振幅は、回転系が有する不釣り合い量および減衰係数
により決定されるが、不釣り合い量を小さくして安定性
を高めたり減衰係数を高めたりするのにも限界があり、
固有振動数におけるローラ６の振動を抑制するのは困難
であった。
【０００９】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、回転速度と回転系の固有振動数とが一致し
た場合においても大きな振動が発生せず、高速、かつ、
安全な状態で動作させることができる振動抑制回転機を
提供することを目的とするものである。
ものであり、回転速度と回転系の固有振動数とが一致し
た場合においても大きな振動が発生せず、高速、かつ、
安全な状態で動作させることができる振動抑制回転機を
提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、回転部に対
し磁気的な作用を及ぼすことにより該回転部を浮上させ
つつ所定の回転軸廻りに回転駆動する磁気浮上モータ部
と、前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を検出
するセンサと、前記センサから得られる検出信号に基づ
いて、前記回転部に付与する磁気浮上力を制御し前記回
転部に生じる振動を抑制する制御回路とを具備すること
を特徴とする振動抑制回転機を要旨とする。
し磁気的な作用を及ぼすことにより該回転部を浮上させ
つつ所定の回転軸廻りに回転駆動する磁気浮上モータ部
と、前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を検出
するセンサと、前記センサから得られる検出信号に基づ
いて、前記回転部に付与する磁気浮上力を制御し前記回
転部に生じる振動を抑制する制御回路とを具備すること
を特徴とする振動抑制回転機を要旨とする。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、回転部に振動が生じた場
合、この振動がセンサにより検出され、センサの検出信
号に基づいて回転部に付与する磁気浮上力が制御され、
回転部の振動が抑制される。
合、この振動がセンサにより検出され、センサの検出信
号に基づいて回転部に付与する磁気浮上力が制御され、
回転部の振動が抑制される。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しこの発明の実施例を説明
する。図１はこの発明の一実施例による振動抑制回転機
の構成図である。前掲図６の構成においては、シャフト
５をロータの両側の２点においてボールベアリングによ
って軸支したが、本実施例においては、ローラ６側の１
点のみにおいてシャフト５を軸支している。また、本実
施例では、シャフト５のＸ軸方向（紙面垂直方向）の変
位およびＹ方向（紙面上下方向）の変位を検出するため
の距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙが図示の位置に取
り付けられている。これらの距離センサ１０３Ｘおよび
１０３Ｙとしては、例えば渦電流式のもの、または光学
式のものを用いることができる。
する。図１はこの発明の一実施例による振動抑制回転機
の構成図である。前掲図６の構成においては、シャフト
５をロータの両側の２点においてボールベアリングによ
って軸支したが、本実施例においては、ローラ６側の１
点のみにおいてシャフト５を軸支している。また、本実
施例では、シャフト５のＸ軸方向（紙面垂直方向）の変
位およびＹ方向（紙面上下方向）の変位を検出するため
の距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙが図示の位置に取
り付けられている。これらの距離センサ１０３Ｘおよび
１０３Ｙとしては、例えば渦電流式のもの、または光学
式のものを用いることができる。
【００１３】また、本実施例は、回転駆動源として、ロ
ータ２ａ、ステータ３ａおよびコイル４ａからなる磁気
浮上型モータ部１０ａを採用している。この磁気浮上型
モータ部１０ａは、磁気的作用によってロータ２ａを浮
上させつつ回転駆動するものであり、一般的に知られた
ものである。なお、磁気浮上および磁気浮上モータの原
理については、例えば特願平２−２８４６８９号（発明
の名称：「磁気軸受」）あるいは電気学会が１９９２年
６月１０日〜１２日に金沢において開催した第４回シン
ポジウムにおける電磁力関連のダイナミックス講演論文
集第２５１頁〜第２５６頁（表題：「磁気浮上回転モー
タの研究」）に詳しく説明されている。この磁気浮上型
モータ部１０ａの回転制御および磁気浮上力の制御は図
２に示すコントローラ１００によってなされる。また、
本実施例においては、このコントローラ１００が距離セ
ンサ１０３Ｘおよび１０３Ｙから得られる検出信号に基
づいて磁気浮上型モータ部１０ａに発生させる磁気浮上
力を制御することで回転系の振動抑制がなされる。
ータ２ａ、ステータ３ａおよびコイル４ａからなる磁気
浮上型モータ部１０ａを採用している。この磁気浮上型
モータ部１０ａは、磁気的作用によってロータ２ａを浮
上させつつ回転駆動するものであり、一般的に知られた
ものである。なお、磁気浮上および磁気浮上モータの原
理については、例えば特願平２−２８４６８９号（発明
の名称：「磁気軸受」）あるいは電気学会が１９９２年
６月１０日〜１２日に金沢において開催した第４回シン
ポジウムにおける電磁力関連のダイナミックス講演論文
集第２５１頁〜第２５６頁（表題：「磁気浮上回転モー
タの研究」）に詳しく説明されている。この磁気浮上型
モータ部１０ａの回転制御および磁気浮上力の制御は図
２に示すコントローラ１００によってなされる。また、
本実施例においては、このコントローラ１００が距離セ
ンサ１０３Ｘおよび１０３Ｙから得られる検出信号に基
づいて磁気浮上型モータ部１０ａに発生させる磁気浮上
力を制御することで回転系の振動抑制がなされる。
【００１４】次に図２を参照し、コントローラ１００の
構成について説明する。図２において、１０１は回転制
御部であり、図示しない回転検出器を介してロータ２ａ
の回転角度を監視しつつ、この監視結果に基づいてロー
タ２ａを回転駆動するために必要な制御を行う。すなわ
ち、図３に示すように、磁気浮上型モータ部１０ａのロ
ータ２ａには永久磁石１１〜１４が貼り付けられてお
り、コイル４ａによって回転磁界を発生することによ
り、この回転磁界と永久磁石１１〜１４との相互作用に
よりロータ２ａに回転駆動力が付与されるようになって
いる。なお、図３は図１のＩ−Ｉ’線視断面図である。
ここで、ロータ２ａに対して所期の回転駆動力を付与す
るためには、回転磁界の強度の制御を行う他、ロータ２
ａの回転角と回転磁界の向きとが所定の位相状態を保つ
ように制御する必要がある。回転制御部１０１は、ロー
タ２ａの回転角度の監視結果に基づいて、必要な回転磁
界をコイル４ａによって発生すべく電流指令値Ｉ１を演
算し、この電流指令値Ｉ１を加算器１０４へ供給する。
構成について説明する。図２において、１０１は回転制
御部であり、図示しない回転検出器を介してロータ２ａ
の回転角度を監視しつつ、この監視結果に基づいてロー
タ２ａを回転駆動するために必要な制御を行う。すなわ
ち、図３に示すように、磁気浮上型モータ部１０ａのロ
ータ２ａには永久磁石１１〜１４が貼り付けられてお
り、コイル４ａによって回転磁界を発生することによ
り、この回転磁界と永久磁石１１〜１４との相互作用に
よりロータ２ａに回転駆動力が付与されるようになって
いる。なお、図３は図１のＩ−Ｉ’線視断面図である。
ここで、ロータ２ａに対して所期の回転駆動力を付与す
るためには、回転磁界の強度の制御を行う他、ロータ２
ａの回転角と回転磁界の向きとが所定の位相状態を保つ
ように制御する必要がある。回転制御部１０１は、ロー
タ２ａの回転角度の監視結果に基づいて、必要な回転磁
界をコイル４ａによって発生すべく電流指令値Ｉ１を演
算し、この電流指令値Ｉ１を加算器１０４へ供給する。
【００１５】１０２は浮上および振動抑制制御部であ
り、ロータ２ａを磁気浮上させるための制御およびロー
タ２ａを含む回転系に生じる振動を抑制するための制御
を行う。具体的には次の通りである。
り、ロータ２ａを磁気浮上させるための制御およびロー
タ２ａを含む回転系に生じる振動を抑制するための制御
を行う。具体的には次の通りである。
【００１６】まず、図４（ａ）〜（ｄ）はロータ２ａが
一定角速度ωにて回転する様子を示している。ここで、
ロータ２ａの回転角に対して一定の位相関係を保つよう
に回転磁界を発生すると、ロータ２ａに対して常時一定
方向の磁気浮上力を付与することができる。図示の例で
は４極のロータ２ａに対し、コイル４ａによって６極の
回転磁界を発生し、常時上方向の磁気浮上力（矢印Ｆ）
を発生させた例を示している。また、ロータ２ａの回転
角度と回転磁界の向きとの位相差φを変化させることに
より、図５に示すように磁気浮上力の向きを３６０度に
亙って変化させることができる。
一定角速度ωにて回転する様子を示している。ここで、
ロータ２ａの回転角に対して一定の位相関係を保つよう
に回転磁界を発生すると、ロータ２ａに対して常時一定
方向の磁気浮上力を付与することができる。図示の例で
は４極のロータ２ａに対し、コイル４ａによって６極の
回転磁界を発生し、常時上方向の磁気浮上力（矢印Ｆ）
を発生させた例を示している。また、ロータ２ａの回転
角度と回転磁界の向きとの位相差φを変化させることに
より、図５に示すように磁気浮上力の向きを３６０度に
亙って変化させることができる。
【００１７】一方、距離センサ１０３Ｘおよび１０３Ｙ
は、各々、シャフト５までのＸ方向の距離およびＹ方向
の距離を表す検出信号を各々出力する。浮上および振動
抑制制御部１０２は、これらの検出信号に対してＰＩＤ
制御を含む所定の処理を施し、ロータ２ａに付与すべき
Ｘ方向およびＹ方向の各磁気浮上力を各々求める。ここ
で、各磁気浮上力には比例要素（Ｐ）、積分要素（Ｉ）
および微分要素（Ｄ）が含まれるが、これらのうち比例
要素（Ｐ）は、シャフト５が振動しておらず理想的な位
置にある状態では０となり、シャフト５が理想的な位置
からＸ方向（Ｙ方向）に変位するとその変位量に応じた
負の値となり、逆に−Ｘ方向（−Ｙ方向）に変位した場
合には変位量に応じた正の値となる。この比例要素
（Ｐ）および積分要素（Ｉ）はロータ２ａおよびシャフ
ト５を定位置に維持する機能を発揮する。また、微分要
素（Ｄ）は回転系の振動の減衰係数を高めるための機能
を発揮する。
は、各々、シャフト５までのＸ方向の距離およびＹ方向
の距離を表す検出信号を各々出力する。浮上および振動
抑制制御部１０２は、これらの検出信号に対してＰＩＤ
制御を含む所定の処理を施し、ロータ２ａに付与すべき
Ｘ方向およびＹ方向の各磁気浮上力を各々求める。ここ
で、各磁気浮上力には比例要素（Ｐ）、積分要素（Ｉ）
および微分要素（Ｄ）が含まれるが、これらのうち比例
要素（Ｐ）は、シャフト５が振動しておらず理想的な位
置にある状態では０となり、シャフト５が理想的な位置
からＸ方向（Ｙ方向）に変位するとその変位量に応じた
負の値となり、逆に−Ｘ方向（−Ｙ方向）に変位した場
合には変位量に応じた正の値となる。この比例要素
（Ｐ）および積分要素（Ｉ）はロータ２ａおよびシャフ
ト５を定位置に維持する機能を発揮する。また、微分要
素（Ｄ）は回転系の振動の減衰係数を高めるための機能
を発揮する。
【００１８】浮上および振動抑制制御部１０２は、この
ようにして求めたＸ方向およびＹ方向の磁気浮上力を合
成して、ロータ２ａを所定の位置に定位させると共にロ
ータ２ａを含む回転系の振動を抑制するのに必要な磁気
浮上力を求め、それに必要な回転磁界を得るためにコイ
ル４ａに通電しなけらばならない励磁電流の電流指令値
Ｉ２を演算する。
ようにして求めたＸ方向およびＹ方向の磁気浮上力を合
成して、ロータ２ａを所定の位置に定位させると共にロ
ータ２ａを含む回転系の振動を抑制するのに必要な磁気
浮上力を求め、それに必要な回転磁界を得るためにコイ
ル４ａに通電しなけらばならない励磁電流の電流指令値
Ｉ２を演算する。
【００１９】加算器１０４は、以上のようにして得られ
たロータ２ａの回転駆動のための電流指令値Ｉ１と、ロ
ータ２ａを所定の位置に定位させるとともに回転系に生
じた振動を抑制するのに必要な電流指令値Ｉ１とを加算
する。そして、この加算により得られる電流指令値Ｉを
励磁制御部１０５へ供給する。励磁制御部１０５は、電
流指令値Ｉに対応した励磁電流をコイル４ａに通電する
ための制御を行う。
たロータ２ａの回転駆動のための電流指令値Ｉ１と、ロ
ータ２ａを所定の位置に定位させるとともに回転系に生
じた振動を抑制するのに必要な電流指令値Ｉ１とを加算
する。そして、この加算により得られる電流指令値Ｉを
励磁制御部１０５へ供給する。励磁制御部１０５は、電
流指令値Ｉに対応した励磁電流をコイル４ａに通電する
ための制御を行う。
【００２０】以上説明した構成によれば、コイル４ａが
発生する回転磁界により、ロータ２ａの回転駆動が行わ
れ、シャフト５が回転する。ここで、回転機１ａの回転
数が１次固有振動数よりも低く、シャフト５に大きな振
動が発生せずシャフト５が理想的な位置にある場合に
は、浮上および振動抑制制御部１０２は、ロータ２ａを
所定位置に定位させるための磁気浮上力を求め、この磁
気浮上力の発生に必要な電流指令値Ｉ２を加算器１０４
へ供給する。かかる制御が行われる結果、シャフト５は
常時理想的な位置を維持する。
発生する回転磁界により、ロータ２ａの回転駆動が行わ
れ、シャフト５が回転する。ここで、回転機１ａの回転
数が１次固有振動数よりも低く、シャフト５に大きな振
動が発生せずシャフト５が理想的な位置にある場合に
は、浮上および振動抑制制御部１０２は、ロータ２ａを
所定位置に定位させるための磁気浮上力を求め、この磁
気浮上力の発生に必要な電流指令値Ｉ２を加算器１０４
へ供給する。かかる制御が行われる結果、シャフト５は
常時理想的な位置を維持する。
【００２１】これに対し、回転機１ａの回転数が回転系
の固有振動数付近である場合には、シャフト５に軸方向
を横切る方向の大きな振動が発生し易くなる。かかる振
動が発生した場合、その振動が距離センサ１０３Ｘおよ
び１０３Ｙを介して浮上および振動抑制制御部１０２に
検知される。浮上および振動抑制制御部１０２は、上述
したロータ２ａを所定の位置に定位させるための成分の
他、ロータ２ａを含む回転系の振動を抑制するのに必要
な成分をも含んだ磁気浮上力を求め、それに必要な回転
磁界を得るためにコイル４ａに通電しなけらばならない
励磁電流の電流指令値Ｉ２を加算器１０４へ送る。この
結果、回転系の振動が抑制される。
の固有振動数付近である場合には、シャフト５に軸方向
を横切る方向の大きな振動が発生し易くなる。かかる振
動が発生した場合、その振動が距離センサ１０３Ｘおよ
び１０３Ｙを介して浮上および振動抑制制御部１０２に
検知される。浮上および振動抑制制御部１０２は、上述
したロータ２ａを所定の位置に定位させるための成分の
他、ロータ２ａを含む回転系の振動を抑制するのに必要
な成分をも含んだ磁気浮上力を求め、それに必要な回転
磁界を得るためにコイル４ａに通電しなけらばならない
励磁電流の電流指令値Ｉ２を加算器１０４へ送る。この
結果、回転系の振動が抑制される。
【００２２】このような制御が行われるため、回転機１
ａの回転数が固有振動数に一致しシャフト５に大きな振
動が発生し易い状況においても振動を効果的に抑制する
ことができ、回転機の動作を振動の少ない安定したもの
とすることができる。
ａの回転数が固有振動数に一致しシャフト５に大きな振
動が発生し易い状況においても振動を効果的に抑制する
ことができ、回転機の動作を振動の少ない安定したもの
とすることができる。
【００２３】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものでは
ない。例えば磁気浮上モータとしては種々の構成のもの
が知られているが、いずれのタイプのモータを使用する
かは本発明に係る振動抑制回転機を適用する用途を考慮
して適当なものを選択すればよい。また、距離センサ１
０３Ｘおよび１０３Ｙについても、コスト、必要な応答
性能を考慮して適当なものを選択すればよい。また、距
離センサの取り付け位置は、対象となる回転系に合せ、
振動を最も迅速かつ正確に検知できる位置を選択すれば
よい。例えば、図１においてローラ６のすぐ近くの位置
でシャフト５の振動を検出するようにしてもよい。
したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものでは
ない。例えば磁気浮上モータとしては種々の構成のもの
が知られているが、いずれのタイプのモータを使用する
かは本発明に係る振動抑制回転機を適用する用途を考慮
して適当なものを選択すればよい。また、距離センサ１
０３Ｘおよび１０３Ｙについても、コスト、必要な応答
性能を考慮して適当なものを選択すればよい。また、距
離センサの取り付け位置は、対象となる回転系に合せ、
振動を最も迅速かつ正確に検知できる位置を選択すれば
よい。例えば、図１においてローラ６のすぐ近くの位置
でシャフト５の振動を検出するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転部に対し磁気的な作用を及ぼすことにより該回転部
を浮上させつつ回転軸廻りに回転駆動する磁気浮上モー
タ部と、前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を
検出するセンサと、前記センサから得られる検出信号に
基づいて、前記回転部に付与する磁気浮上力を制御し前
記回転部に生じる振動を抑制する制御回路とにより回転
機を構成したので、回転速度と回転系の固有振動数とが
一致した場合においても大きな振動が発生せず、高速、
かつ、安全な状態で回転機を動作させることができると
いう効果が得られる。
回転部に対し磁気的な作用を及ぼすことにより該回転部
を浮上させつつ回転軸廻りに回転駆動する磁気浮上モー
タ部と、前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を
検出するセンサと、前記センサから得られる検出信号に
基づいて、前記回転部に付与する磁気浮上力を制御し前
記回転部に生じる振動を抑制する制御回路とにより回転
機を構成したので、回転速度と回転系の固有振動数とが
一致した場合においても大きな振動が発生せず、高速、
かつ、安全な状態で回転機を動作させることができると
いう効果が得られる。
【図１】 この発明の一実施例による振動抑制回転機の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図２】 同実施例のコントローラの構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 同実施例におけるロータおよびステータを示
す図である。
す図である。
【図４】 同実施例における磁気浮上モータ部の動作を
示す図である。
示す図である。
【図５】 同実施例における磁気浮上モータ部の動作を
示す図である。
示す図である。
【図６】 一般的な回転機の構成例を示す断面図であ
る。
る。
【図７】 回転機の回転速度と回転系に生じる振動との
関係を示す図である。
関係を示す図である。
１ａ……振動抑制回転機 ２ａ……ロータ ３ａ……ステータ ４ａ……コイル １０ａ……磁気浮上モータ部 ５……シャフト １０３Ｘ，１０３Ｙ……距離センサ ６……ローラ １００……コントローラ
Claims (1)
- 【請求項１】 回転部に対し磁気的な作用を及ぼすこと
により該回転部を浮上させつつ所定の回転軸廻りに回転
駆動する磁気浮上モータ部と、 前記回転部の前記回転軸を横切る方向の変位を検出する
センサと、 前記センサから得られる検出信号に基づいて、前記回転
部に付与する磁気浮上力を制御し前記回転部に生じる振
動を抑制するコントローラとを具備することを特徴とす
る振動抑制回転機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7048886A JPH08251865A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 振動抑制回転機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7048886A JPH08251865A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 振動抑制回転機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08251865A true JPH08251865A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12815770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7048886A Withdrawn JPH08251865A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 振動抑制回転機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08251865A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009054562A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-30 | Korea Institute Of Science And Technology | Airfoil-magnetic hybrid bearing and a control system thereof |
| JP2017150599A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 電動モータ、およびモータ制御システム |
-
1995
- 1995-03-08 JP JP7048886A patent/JPH08251865A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009054562A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-30 | Korea Institute Of Science And Technology | Airfoil-magnetic hybrid bearing and a control system thereof |
| US8772992B2 (en) | 2007-10-23 | 2014-07-08 | Korea Institute Of Science And Technology | Airfoil-magnetic hybrid bearing and a control system thereof |
| JP2017150599A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 電動モータ、およびモータ制御システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |