JPH10281155A - Magnetic bearing - Google Patents
Magnetic bearingInfo
- Publication number
- JPH10281155A JPH10281155A JP8844997A JP8844997A JPH10281155A JP H10281155 A JPH10281155 A JP H10281155A JP 8844997 A JP8844997 A JP 8844997A JP 8844997 A JP8844997 A JP 8844997A JP H10281155 A JPH10281155 A JP H10281155A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- rotor
- rotation speed
- rotation
- command
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電磁石の電磁力
によりローターを所定位置に浮動させて軸受とする磁気
軸受に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing in which a rotor is floated to a predetermined position by an electromagnetic force of an electromagnet and used as a bearing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の磁気軸受の断面図と制御回路の構
成ブロック図を図７に示す。この図のローター１の上下
に電磁石２および電磁石３を配置し、ギャップセンサ４
によりローター１の上下位置を検知して電磁石２および
電磁石３を励磁し、ローター１を浮上させて上下方向の
所定位置に保持する。この図のローター１の左右方向に
ついても同様に、電磁石５および電磁石６をギャップセ
ンサ７による位置検知信号によりローター１を左右方向
の所定位置に保つ。次に各電磁石の励磁方法について説
明するが、図７ではギャップセンサ７の位置検出による
電磁石５および電磁石６の励磁制御については、図示を
省略してある。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a sectional view of a conventional magnetic bearing and a block diagram of a control circuit. An electromagnet 2 and an electromagnet 3 are arranged above and below a rotor 1 shown in FIG.
To detect the vertical position of the rotor 1 to excite the electromagnet 2 and the electromagnet 3 to float the rotor 1 and hold it at a predetermined vertical position. Similarly, in the left-right direction of the rotor 1 in this figure, the rotor 1 is maintained at a predetermined position in the left-right direction by the position detection signal of the electromagnet 5 and the electromagnet 6 by the gap sensor 7. Next, the method of exciting each electromagnet will be described. In FIG. 7, the illustration of the excitation control of the electromagnet 5 and the electromagnet 6 by detecting the position of the gap sensor 7 is omitted.
【０００３】図７において、ローター１はギャップセン
サ４および位置検出回路１１によりローター位置が検出
され、変位信号Ｂを得て後述のノッチフィルタ回路１２
を経た変位信号Ｆを補償器（代表的なものとしてＰＩＤ
回路等による）１３によりローター１を所定位置に、浮
動させるための電流指令値を生成して電磁石励磁回路１
４により、電磁石２および電磁石３を励磁して回転して
いるローター１を所定位置に浮動させる。In FIG. 7, a rotor 1 has a rotor position detected by a gap sensor 4 and a position detecting circuit 11, and a displacement signal B is obtained to obtain a notch filter circuit 12 which will be described later.
The displacement signal F having passed through the compensator (PID
Circuit 13) to generate a current command value for causing the rotor 1 to float at a predetermined position to generate the electromagnet excitation circuit 1
4 excites the electromagnets 2 and 3 to float the rotating rotor 1 to a predetermined position.
【０００４】さて、ローターの回転時にはローターの機
械的アンバランス等により、前記変位信号Ｂに回転周波
数と同期した振れ回り成分（偏心成分）が現れて異常振
動、制御回路の飽和の原因となり、とりわけローターの
高速回転時に深刻な問題となる。この問題を回避するた
めに、回転数センサ８および回転数検出回路１５により
ローター１の回転数を検出し、特定の周波数成分のみを
急峻に減衰させる特性を持つ、いわゆるノッチフィルタ
回路１２の中心周波数を回転周波数と同期させることに
より、制御ループ内から前記振れ回り成分を除去して円
滑な回転制御を行うようにしている。During the rotation of the rotor, a whirling component (eccentric component) synchronized with the rotation frequency appears in the displacement signal B due to mechanical imbalance of the rotor or the like, causing abnormal vibration and saturation of the control circuit. It becomes a serious problem when the rotor rotates at high speed. In order to avoid this problem, the center frequency of the so-called notch filter circuit 12, which has a characteristic of detecting the rotation speed of the rotor 1 by the rotation speed sensor 8 and the rotation speed detection circuit 15 and sharply attenuating only a specific frequency component, is used. Is synchronized with the rotation frequency so that the whirling component is removed from within the control loop so that smooth rotation control is performed.
【０００５】なお、ここまでの説明では、電磁石２およ
び電磁石３の制御についてのみ言及してきたが、電磁石
５および電磁石６の制御についても上下と左右の違いは
あっても同様の制御であることは言を待たない。In the above description, only the control of the electromagnet 2 and the electromagnet 3 has been described. However, the control of the electromagnet 5 and the electromagnet 6 may be the same even though there is a difference between up and down and left and right. Don't wait.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の制御方
法による磁気軸受では、ローターをローター自体が持つ
剛体モード共振周波数を超えて回転させる場合に、その
回転数が前記共振周波数をわずかに超えた領域におい
て、前記ノッチフィルタの位相遅れの影響により制御ル
ープの位相余裕がなくなり、制御が不安定になってしま
うという課題があった。However, in the magnetic bearing according to the above-described control method, when the rotor is rotated beyond the rigid mode resonance frequency of the rotor itself, the region where the rotation speed slightly exceeds the resonance frequency is used. In the above, there is a problem that the phase margin of the control loop is lost due to the influence of the phase delay of the notch filter, and the control becomes unstable.
【０００７】本発明はこのような背景の下になされたも
ので、中心周波数を回転周波数に同期させた前記ノッチ
フィルタを制御ループ内において制御される磁気軸受に
おいて、前記ノッチフィルタの位相遅れによるローター
の剛体モード共振周波数近辺における制御系の不安定動
作を回避することができる磁気軸受を提供することを目
的とする。The present invention has been made under such a background. In a magnetic bearing in which a notch filter whose center frequency is synchronized with a rotation frequency is controlled in a control loop, a rotor due to a phase delay of the notch filter is provided. An object of the present invention is to provide a magnetic bearing capable of avoiding unstable operation of a control system near the rigid mode resonance frequency of the above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ローターからの位置信号に基づく制御信号によって
前記ローターの外周に近接して配置された複数組の電磁
石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ローターを回
転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受において、前記
ローターの回転数検出回路と、前記回転数検出回路が供
給する回転周波数信号から、所定の周波数を選定して指
令周波数信号を出力する周波数選定回路と、前記周波数
選定回路から与えられた前記指令周波数信号を中心周波
数とし、該中心周波数付近で急峻な利得減衰特性を持つ
ノッチフィルタ回路と、前記ノッチフィルタ回路を通過
した前記位置信号に基づいて前記制御信号を生成する補
償器とからなることを特徴とする磁気軸受を提供する。According to the first aspect of the present invention, a plurality of sets of electromagnets arranged close to the outer periphery of the rotor are excited by a control signal based on a position signal from the rotor, and In a magnetic bearing that rotatably floats the rotor to a predetermined position by an electromagnetic force, a command frequency signal is selected by selecting a predetermined frequency from a rotation frequency detection circuit of the rotor and a rotation frequency signal supplied by the rotation speed detection circuit. A frequency selection circuit that outputs the command frequency signal given from the frequency selection circuit as a center frequency, a notch filter circuit having a steep gain attenuation characteristic near the center frequency, and the notch filter circuit passing through the notch filter circuit. And a compensator for generating the control signal based on a position signal.
【０００９】請求項２に記載の発明は、前記周波数選定
回路が、前記ローターの剛体モード共振周波数よりわず
かに低い回転数から、所定の回転数までの回転数の範囲
においては、前記回転数検出回路からの回転周波数信号
と同期しない指令周波数信号を出力し、前記回転数の範
囲以外の範囲の回転数においては、該回転数と同期した
指令周波数信号を出力して前記ノッチフィルタ回路の中
心周波数とすることを特徴とする請求項１に記載の磁気
軸受を提供する。In a preferred embodiment of the present invention, the frequency selection circuit detects the rotational speed in a range from a rotational speed slightly lower than a rigid mode resonance frequency of the rotor to a predetermined rotational speed. A command frequency signal not synchronized with the rotation frequency signal from the circuit is output, and at a rotation speed outside the range of the rotation speed, a command frequency signal synchronized with the rotation speed is output to output a center frequency of the notch filter circuit. The magnetic bearing according to claim 1, wherein:
【００１０】請求項３に記載の発明は、前記周波数選定
回路が、前記回転数の範囲内の低回転数領域では、前記
ローターの剛体モード共振周波数よりわずかに低い回転
数に固定した指令周波数信号を出力し、前記回転数範囲
内の高回転数領域では、同期を停止する回転周波数より
わずかに高い周波数に固定した指令周波数信号を出力す
ることを特徴とする請求項２に記載の磁気軸受を提供す
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided the command frequency signal wherein the frequency selection circuit fixes the rotation speed to a rotation speed slightly lower than the rigid mode resonance frequency of the rotor in a low rotation speed region within the rotation speed range. And outputting a command frequency signal fixed to a frequency slightly higher than the rotation frequency at which synchronization is stopped in a high rotation speed region within the rotation speed range. provide.
【００１１】請求項４に記載の発明は、前記周波数選定
回路が、前記回転数検出回路からの回転周波数と同期し
ない指令周波数信号を出力する回転数範囲の指令周波数
信号を前記同期停止範囲よりわずかに高い回転周波数に
固定した指令周波数信号を出力することを特徴とする請
求項２に記載の磁気軸受を提供する。According to a fourth aspect of the present invention, the frequency selection circuit outputs a command frequency signal in a rotation speed range that is not synchronized with the rotation frequency from the rotation speed detection circuit and is slightly smaller than the synchronization stop range. 3. A magnetic bearing according to claim 2, wherein a command frequency signal fixed to a high rotation frequency is output.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて、図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一
実施形態による磁気軸受の断面図と制御の構成を示すブ
ロック図であり、従来の技術による図７の磁気軸受の構
成図に対し、図１の図示の場所に周波数選定回路１６を
付加したものである。この図において、符号１は矢印Ａ
の方向に回転するローターであり、このローター１の上
下に電磁石２および電磁石３を配置し、ギャップセンサ
４によりローター１の上下位置を検知し、この検知信号
による制御出力により電磁石２および電磁石３を励磁
し、ローター１を浮上させて上下方向の所定位置に保持
する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a cross-sectional view of a magnetic bearing according to an embodiment of the present invention and a control structure. FIG. 1 is a block diagram showing a structure of a conventional magnetic bearing shown in FIG. The circuit 16 is added. In this figure, reference numeral 1 indicates an arrow A
The electromagnet 2 and the electromagnet 3 are arranged above and below the rotor 1, the vertical position of the rotor 1 is detected by the gap sensor 4, and the electromagnet 2 and the electromagnet 3 are controlled by the detection signal. Excitation is performed, and the rotor 1 is levitated and held at a predetermined vertical position.
【００１３】この図の左右方向についても同様に、電磁
石５および電磁石６をギャップセンサ７による位置検知
信号によりローター１を左右方向の所定位置に保つ。次
に各電磁石の励磁方法について説明するが、図１ではギ
ャップセンサ７の位置検出による電磁石５および電磁石
６の励磁制御については、図示を省略してある。Similarly, in the left-right direction of FIG. 1, the rotor 1 is maintained at a predetermined position in the left-right direction by the position detection signal of the electromagnet 5 and the electromagnet 6 by the gap sensor 7. Next, the method of exciting each electromagnet will be described. In FIG. 1, however, the illustration of the excitation control of the electromagnets 5 and 6 by detecting the position of the gap sensor 7 is omitted.
【００１４】まず、本発明による付加要素である周波数
選定回路１６を機能させない場合の動作について説明す
る。図１において、ローター１はギャップセンサ４およ
び位置検出回路１１によりローターの上下方向の位置が
検出され、変位信号Ｂを得て後述のノッチフィルタ回路
１２を経た変位信号Ｃを補償器（代表的なものとしてＰ
ＩＤ回路等による）１３によりローター１を所定位置に
浮動させるための電流指令値を生成して、電磁石励磁回
路１４により電磁石２および電磁石３を励磁し、回転し
ているローター１を所定位置に浮動させる。First, the operation when the frequency selection circuit 16 as an additional element according to the present invention is not operated will be described. In FIG. 1, the vertical position of the rotor 1 is detected by a gap sensor 4 and a position detection circuit 11, a displacement signal B is obtained, and a displacement signal C that has passed through a notch filter circuit 12, which will be described later, is compensated (typically). P as
An ID circuit 13 generates a current command value for causing the rotor 1 to float at a predetermined position, and the electromagnet excitation circuit 14 excites the electromagnets 2 and 3 to float the rotating rotor 1 to the predetermined position. Let it.
【００１５】さて、ローターの回転時にはローターの機
械的アンバランス等により、前記変位信号Ｂに回転周波
数と同期した振れ回り成分（偏心成分）が現れて異常振
動、制御回路の飽和の原因となり、とりわけローターの
高速回転時に深刻な問題となる。この問題を回避するた
めに、回転数センサ８および回転数検出回路１５により
ローター１の回転数を検出し、特定の周波数成分のみを
急峻に減衰させる特性を持つ、いわゆるノッチフィルタ
回路１２の中心周波数を回転周波数と同期させることに
より、前記振れ回り成分を除去した制御信号により円滑
な回転制御を行うようにしている。During the rotation of the rotor, a whirling component (eccentric component) synchronized with the rotation frequency appears in the displacement signal B due to mechanical imbalance of the rotor or the like, which causes abnormal vibration and saturation of the control circuit. It becomes a serious problem when the rotor rotates at high speed. In order to avoid this problem, the center frequency of the so-called notch filter circuit 12, which has a characteristic of detecting the rotation speed of the rotor 1 by the rotation speed sensor 8 and the rotation speed detection circuit 15 and sharply attenuating only a specific frequency component, is used. Is synchronized with the rotation frequency so that smooth rotation control is performed by the control signal from which the whirling component is removed.
【００１６】ところが、上述の制御方法による磁気軸受
では、ローターをローター自体が持つ剛体モード共振周
波数を超えて回転させる場合に、その回転数が前記共振
周波数をわずかに超えた領域において、前記ノッチフィ
ルタの位相遅れの影響により制御ループの位相余裕がな
くなり、制御が不安定になってしまうという問題があ
る。この問題について、以下に詳述し、次いで本発明に
よる周波数選定回路１６の追加による制御の不安定に対
する解決策について説明する。However, in the magnetic bearing according to the above-described control method, when the rotor is rotated beyond the rigid mode resonance frequency of the rotor itself, the notch filter is used in a region where the rotation frequency slightly exceeds the resonance frequency. There is a problem that the phase margin of the control loop is lost due to the influence of the phase delay, and the control becomes unstable. This problem will be described in detail below, and then a solution to the control instability due to the addition of the frequency selection circuit 16 according to the present invention will be described.
【００１７】ローター１の回転周波数と同期した中心周
波数をもち、この周波数成分近辺のゲインを急峻に減衰
させるノッチフィルタ１２のボード線図による特性を図
２に示す。この図において、横軸は周波数であり、ゲイ
ンを表す図と位相を表す図によってボード線図が構成さ
れ、ゲインは中心周波数において急峻に低下し、位相は
中心周波数よりわずかに低い周波数で−９０°の遅れ位
相を示し、中心周波数において０位相、中心周波数より
わずかに高い周波数において＋９０°の進み位相とな
り、中心周波数から離れるとともに位相角がともにゼロ
に近づくことを示している。FIG. 2 shows the characteristics of a notch filter 12 having a center frequency synchronized with the rotation frequency of the rotor 1 and attenuating the gain near this frequency component steeply according to a Bode diagram. In this figure, the horizontal axis is frequency, and a Bode diagram is composed of a diagram representing gain and a diagram representing phase. The gain drops sharply at the center frequency, and the phase decreases by -90 at a frequency slightly lower than the center frequency. A lag phase of 0 ° indicates a zero phase at the center frequency and a + 90 ° lead phase at a frequency slightly higher than the center frequency, indicating that both the phase angle approaches zero as the distance from the center frequency increases.
【００１８】ノッチフィルタ１２の中心周波数がロータ
ー１の剛体モード共振周波数より十分に高い場合の制御
系の一巡伝達関数のボード線図を図３に示す。この場合
は、ローター１の剛体モード共振周波数近辺における−
１８０°からの位相余裕角は、プラスの角度となり、制
御系は安定である。FIG. 3 is a Bode diagram of the loop transfer function of the control system when the center frequency of the notch filter 12 is sufficiently higher than the rigid mode resonance frequency of the rotor 1. In this case,-around the rigid mode resonance frequency of the rotor 1
The phase margin angle from 180 ° becomes a positive angle, and the control system is stable.
【００１９】ローター１をその剛体モード共振周波数を
超えて回転させる場合に、回転周波数が剛体モード共振
周波数よりわずかに高い周波数に達すると、図４のボー
ド線図に示すように、ノッチフィルタ１２の位相遅れの
影響が現れ、ローター１の剛体モード共振周波数におけ
る−１８０°からの位相余裕角がマイナスとなり、制御
系は不安定となる。このように、制御系が不安定となる
のは、ローター１の回転周波数がこのローター１の剛体
モード共振周波数よりわずかに高い周波数となったとき
に、ノッチフィルタ１２の中心周波数を回転周波数に比
例した周波数としていることによる。When the rotor 1 is rotated beyond its rigid mode resonance frequency and the rotation frequency reaches a frequency slightly higher than the rigid mode resonance frequency, as shown in the Bode diagram of FIG. The influence of the phase delay appears, the phase margin angle from -180 ° at the rigid mode resonance frequency of the rotor 1 becomes minus, and the control system becomes unstable. The reason why the control system becomes unstable is that the center frequency of the notch filter 12 is proportional to the rotation frequency when the rotation frequency of the rotor 1 becomes slightly higher than the rigid mode resonance frequency of the rotor 1. Frequency.
【００２０】次に、本発明による周波数選定回路１６を
制御ループに挿入した場合の動作を図５および図６に示
し、その動作を説明する。この周波数選定回路１６に
は、回転数センサ８および回転数検出回路１５によって
検出されたローター１の回転周波数信号Ｄが入力され、
ノッチフィルタ１２に所定の指令周波数信号Ｅを出力
し、この指令周波数信号Ｅをノッチフィルタ１２の中心
周波数とする機能を持つ。Next, the operation when the frequency selection circuit 16 according to the present invention is inserted into the control loop is shown in FIGS. 5 and 6, and the operation will be described. The rotation frequency signal D of the rotor 1 detected by the rotation speed sensor 8 and the rotation speed detection circuit 15 is input to the frequency selection circuit 16,
It has a function of outputting a predetermined command frequency signal E to the notch filter 12 and using this command frequency signal E as the center frequency of the notch filter 12.
【００２１】この周波数選定回路１６は、基本的には回
転数センサ８および回転数検出回路１５によって検出さ
れたローター１の回転周波数信号Ｄと同期した指令周波
数信号Ｅをノッチフィルタ１２に与えるが、特定の回転
周波数範囲内では速度同期を停止させ、指定周波数信号
Ｅとしてローター１の回転周波数以外の周波数を与える
機能を持つ。The frequency selection circuit 16 basically gives the command frequency signal E synchronized with the rotation frequency signal D of the rotor 1 detected by the rotation speed sensor 8 and the rotation speed detection circuit 15 to the notch filter 12. It has a function of stopping speed synchronization within a specific rotation frequency range and giving a frequency other than the rotation frequency of the rotor 1 as the designated frequency signal E.
【００２２】前記特定の回転周波数範囲とは、前述の図
４に示すボード線図における、ノッチフィルタ１２によ
り位相遅れを生ずる周波数がローター１の剛体モード共
振周波数に影響して制御系の位相余裕がマイナスの値を
とり制御系が安定でなくなる周波数範囲を含み、少なく
ともローター１の剛体モード共振周波数をわずかに下回
る周波数から、前記共振周波数の数倍以上大きく位相遅
れが問題とならなくなる周波数までの周波数範囲とす
る。The specific rotational frequency range is defined as the frequency at which the phase delay is caused by the notch filter 12 in the Bode diagram shown in FIG. 4 affects the rigid mode resonance frequency of the rotor 1 and the phase margin of the control system is reduced. Includes a frequency range where the control system takes a negative value and the control system is not stable, and at least a frequency from a frequency slightly lower than the rigid mode resonance frequency of the rotor 1 to a frequency several times larger than the resonance frequency and at which the phase lag does not become a problem. Range.
【００２３】図５は、指令周波数信号Ｅを回転周波数信
号Ｄと同期させたとき、制御系が不安定となる回転周波
数領域Ｇでのみ同期を停止させる、周波数選定回路１６
による制御方法である。前記周波数領域Ｇの低い周波数
部分では、指令周波数Ｅをローター１の剛体モード共振
周波数よりわずかに低い周波数Ｈに固定してノッチフィ
ルタ１２に与え、図２に見られるノッチフィルタ１２の
位相進み効果により制御系の位相余裕を改善し、指令周
波数Ｅの速度同期停止に伴なう外乱特性の悪化を軽減さ
せる。FIG. 5 shows a frequency selection circuit 16 which synchronizes the command frequency signal E with the rotation frequency signal D and stops the synchronization only in the rotation frequency region G where the control system becomes unstable.
Is a control method. In the low frequency portion of the frequency region G, the command frequency E is fixed to a frequency H slightly lower than the rigid mode resonance frequency of the rotor 1 and is given to the notch filter 12, and the phase advance effect of the notch filter 12 shown in FIG. The phase margin of the control system is improved, and the deterioration of disturbance characteristics due to the stop of the speed synchronization of the command frequency E is reduced.
【００２４】また、前記周波数領域Ｇの高い周波数部分
では、前記指令周波数Ｅを前記同期停止周波数範囲より
わずかに高い周波数Ｊにジャンプさせて固定し、ノッチ
フィルタ１２に与えてローター１の振れ回り成分を減少
させる。In a high frequency portion of the frequency range G, the command frequency E is fixed by jumping to a frequency J slightly higher than the synchronization stop frequency range, and is applied to a notch filter 12 to provide a whirling component of the rotor 1. Decrease.
【００２５】図６は、周波数選定回路１６により、前記
周波数領域Ｇおよび、それよりも低い周波数領域の両方
の領域で指令周波数信号Ｅの回転周波数信号Ｄとの同期
を停止させ、ノッチフィルタ１２に指令周波数Ｋを与え
る制御方法であり、周波数選定回路１６の回路構成の単
純化を図ったものである。指令周波数Ｋをノッチフィル
タ１２に与える、回転周波数信号Ｄと指令周波数信号Ｅ
との同期停止回転周波数範囲のうち、特に低回転数にお
いては、ノッチフィルタ１２による振れ回り除去の効果
はなく、振れ回り外乱の影響を受けるが、低回転数では
制御回路の飽和や、異常振動径の影響が小さい場合が多
く、実用となり得る場合が多い。FIG. 6 shows that the frequency selection circuit 16 stops synchronizing the command frequency signal E with the rotation frequency signal D in both the frequency domain G and the lower frequency domain. This is a control method for giving the command frequency K, which simplifies the circuit configuration of the frequency selection circuit 16. A rotation frequency signal D and a command frequency signal E for giving a command frequency K to the notch filter 12
In particular, at the low rotation speed, the notch filter 12 does not have the effect of whirling and is affected by the whirling disturbance. However, at the low rotation speed, the saturation of the control circuit and the abnormal vibration In many cases, the influence of the diameter is small, and it is often practical.
【００２６】なお、これまでの説明は電磁石２および電
磁石３の制御についてのみ言及してきたが、電磁石５お
よび電磁石６の制御についても同様であることは言を待
たない。以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照
して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られる
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変
更等があっても本発明に含まれる。In the above description, only the control of the electromagnet 2 and the electromagnet 3 has been described, but it goes without saying that the same applies to the control of the electromagnet 5 and the electromagnet 6. The operation of one embodiment of the present invention has been described above in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like that do not depart from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.
【００２７】[0027]
【発明の効果】これまでに説明したように、この発明に
よれば、ローターからの位置信号に基づく制御信号によ
って前記ローターの外周に近接して配置された複数組の
電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ローター
を回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受において、
ローターの剛体モード共振周波数前後の制御が不安定と
なる回転数領域では、位相余裕角が得られる指令周波数
に固定した周波数をノッチフィルタの中心周波数として
制御系を制御し、それ以外の回転数領域では、ローター
の回転周波数に同期した指令周波数をノッチフィルタの
中心周波数として制御系を制御するようにしたので、ロ
ーターの剛体モード共振周波数前後の領域でも安定な制
御を行うことができ、共振周波数以外の領域では、ロー
ターのアンバランス等による振れ回りを除去することが
できるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, a plurality of sets of electromagnets arranged close to the outer periphery of the rotor are excited by a control signal based on a position signal from the rotor. In a magnetic bearing for floating the rotor to a predetermined position rotatably by the electromagnetic force of,
In the rotational speed range where the control around the rigid mode resonance frequency of the rotor becomes unstable, the control system is controlled using the frequency fixed to the command frequency at which the phase margin angle is obtained as the center frequency of the notch filter, and the other rotational speed ranges Since the control system is controlled using the command frequency synchronized with the rotor rotation frequency as the center frequency of the notch filter, stable control can be performed even in the region around the rigid mode resonance frequency of the rotor. In the region (1), the effect that the whirling due to the rotor imbalance or the like can be removed is obtained.
【図１】 本発明の一実施形態による磁気軸受の構成を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a magnetic bearing according to an embodiment of the present invention.
【図２】 ノッチフィルタのボード線図である。FIG. 2 is a Bode diagram of a notch filter.
【図３】 制御系が安定な場合のボード線図である。FIG. 3 is a Bode diagram when a control system is stable.
【図４】 制御系が不安定な場合のボード線図である。FIG. 4 is a Bode diagram when a control system is unstable.
【図５】 本発明による第１の制御方法による回転周波
数と指令周波数の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a rotation frequency and a command frequency according to a first control method according to the present invention.
【図６】 本発明による第２の制御方法による回転周波
数と指令周波数の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a rotation frequency and a command frequency according to a second control method according to the present invention.
【図７】 従来の技術による磁気軸受の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a magnetic bearing according to a conventional technique.
１ ローター ２、３、５、６ 電磁石 ４、７ ギャップセンサ ８、回転数センサ １１ 位置検出回路 １２ ノッチフィルタ回路 １３ 補償器 １４ 電磁石励磁回路 １５ 回転数検出回路 １６ 周波数選定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2, 3, 5, 6 Electromagnet 4, 7 Gap sensor 8, Rotation speed sensor 11 Position detection circuit 12 Notch filter circuit 13 Compensator 14 Electromagnet excitation circuit 15 Rotation speed detection circuit 16 Frequency selection circuit
Claims (4)
号によって前記ローターの外周に近接して配置された複
数組の電磁石を励磁し、該電磁石の電磁力により前記ロ
ーターを回転自在に所定位置に浮動させる磁気軸受にお
いて、 前記ローターの回転数検出回路と、 前記回転数検出回路が供給する回転周波数信号から、所
定の周波数を選定して指令周波数信号を出力する周波数
選定回路と、 前記周波数選定回路から与えられた前記指令周波数信号
を中心周波数とし、該中心周波数付近で急峻な利得減衰
特性を持つノッチフィルタ回路と、 前記ノッチフィルタ回路を通過した前記位置信号に基づ
いて前記制御信号を生成する補償器とからなることを特
徴とする磁気軸受。A control signal based on a position signal from a rotor excites a plurality of sets of electromagnets arranged close to the outer periphery of the rotor, and the rotor is rotatably floated to a predetermined position by the electromagnetic force of the electromagnets. In the magnetic bearing to be used, a rotation frequency detection circuit of the rotor, a frequency selection circuit that selects a predetermined frequency from a rotation frequency signal supplied by the rotation speed detection circuit and outputs a command frequency signal, A notch filter circuit having the given command frequency signal as a center frequency and having a steep gain attenuation characteristic near the center frequency, and a compensator for generating the control signal based on the position signal passing through the notch filter circuit A magnetic bearing comprising:
回転数から、所定の回転数までの回転数の範囲において
は、前記回転数検出回路からの回転周波数信号と同期し
ない指令周波数信号を出力し、 前記回転数の範囲以外の範囲の回転数においては、該回
転数と同期した指令周波数信号を出力して前記ノッチフ
ィルタ回路の中心周波数とすることを特徴とする請求項
１に記載の磁気軸受。2. The rotation frequency signal from the rotation speed detection circuit in a range of rotation speed from a rotation speed slightly lower than the rigid mode resonance frequency of the rotor to a predetermined rotation speed. Outputting a command frequency signal that is not synchronized, and outputting a command frequency signal synchronized with the number of revolutions as a center frequency of the notch filter circuit at a number of revolutions other than the range of the number of revolutions. The magnetic bearing according to claim 1.
の剛体モード共振周波数よりわずかに低い回転数に固定
した指令周波数信号を出力し、 前記回転数範囲内の高回転数領域では、同期を停止する
回転周波数よりわずかに高い周波数に固定した指令周波
数信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の磁
気軸受。3. The frequency selection circuit outputs a command frequency signal fixed to a rotation speed slightly lower than a rigid mode resonance frequency of the rotor in a low rotation speed region within the rotation speed range. 3. The magnetic bearing according to claim 2, wherein a command frequency signal fixed to a frequency slightly higher than a rotation frequency at which synchronization is stopped is output in a high rotation speed region within the range.
周波数信号を出力する回転数範囲の指令周波数信号を前
記同期停止範囲よりわずかに高い回転周波数に固定した
指令周波数信号を出力することを特徴とする請求項２に
記載の磁気軸受。4. The frequency selection circuit fixes a command frequency signal in a rotation speed range that outputs a command frequency signal not synchronized with the rotation frequency from the rotation speed detection circuit to a rotation frequency slightly higher than the synchronization stop range. 3. The magnetic bearing according to claim 2, wherein the magnetic bearing outputs a command frequency signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844997A JPH10281155A (en) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | Magnetic bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844997A JPH10281155A (en) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | Magnetic bearing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281155A true JPH10281155A (en) | 1998-10-20 |
Family
ID=13943119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8844997A Withdrawn JPH10281155A (en) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | Magnetic bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10281155A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005502004A (en) * | 2001-09-06 | 2005-01-20 | ソシエテ・ドゥ・メカニーク・マグネティーク | Apparatus and method used for automatic compensation of synchronous disturbances |
| JP2018132167A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社島津製作所 | Magnetic bearing device and vacuum pump |
| CN114235143A (en) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 常州大学 | Self-adaptive detection system for non-centering vibration of magnetic suspension multi-span rotor |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP8844997A patent/JPH10281155A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005502004A (en) * | 2001-09-06 | 2005-01-20 | ソシエテ・ドゥ・メカニーク・マグネティーク | Apparatus and method used for automatic compensation of synchronous disturbances |
| JP2018132167A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社島津製作所 | Magnetic bearing device and vacuum pump |
| CN114235143A (en) * | 2021-12-16 | 2022-03-25 | 常州大学 | Self-adaptive detection system for non-centering vibration of magnetic suspension multi-span rotor |
| CN114235143B (en) * | 2021-12-16 | 2023-09-22 | 常州大学 | Self-adaptive detection system for non-centering vibration of magnetic suspension multi-span rotor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1188943B1 (en) | Magnetic levitation rotating machine | |
| EP1189335B1 (en) | Brush-less motor | |
| EP1197670A2 (en) | Magnetic bearing apparatus | |
| GB2129582A (en) | Controlled magnetic bearing device | |
| US5155402A (en) | Bearing radially and axially supporting rotor of large radial dimensions | |
| US6603225B2 (en) | Brushless spindle DC motor as an actuator to create radial force | |
| US7518332B2 (en) | Brushless synchronous motor and driving control apparatus therefor | |
| JPH0637895B2 (en) | Electromagnetic bearing controller | |
| EP2740954B1 (en) | Magnetic bearing apparatus and method for reducing vibration caused by magnetic bearing apparatus | |
| JPH10281155A (en) | Magnetic bearing | |
| JP2001268981A (en) | Disc type bearingless rotating machine | |
| JP3114089B2 (en) | Magnetic bearing device | |
| JP3712519B2 (en) | Disc type bearingless rotating machine | |
| JPH06330885A (en) | Magnetic bearing unit | |
| JP5309876B2 (en) | Vacuum pump | |
| Lewis et al. | Control of oscillating transmitted forces in axial-thrust bearings with a secondary magnetic bearing | |
| JPS63111311A (en) | Magnetic bearing device | |
| JP2001295842A (en) | Magnetic bearing device | |
| JPH0787680B2 (en) | Radial magnetic bearing device | |
| JPH05288219A (en) | Magnetic bearing device | |
| KR20020076823A (en) | Apparatus for controlling a balance in a rotating machine and method therefor | |
| JP4298844B2 (en) | Motor control method | |
| JPH05231428A (en) | Control method and control device for magnetic bearing | |
| JP3095487B2 (en) | Magnetic bearing device | |
| JPH07259854A (en) | Magnetic bearing device |
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: 20040706 |