JPH11260640A - 電磁石駆動装置 - Google Patents
電磁石駆動装置Info
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- JPH11260640A JPH11260640A JP8280598A JP8280598A JPH11260640A JP H11260640 A JPH11260640 A JP H11260640A JP 8280598 A JP8280598 A JP 8280598A JP 8280598 A JP8280598 A JP 8280598A JP H11260640 A JPH11260640 A JP H11260640A
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】磁気軸受などに使用される２個の電磁石を駆動
する電流電源の容量と台数を減らし、安価な装置を提供
する。 【解決手段】制御電流を供給する可変電流電源と２個の
電磁石用コイルを全て直列に接続して閉回路を構成し、
２個のコイルに並列にバイアス電流を供給する定電流電
源を個別に接続する。
する電流電源の容量と台数を減らし、安価な装置を提供
する。 【解決手段】制御電流を供給する可変電流電源と２個の
電磁石用コイルを全て直列に接続して閉回路を構成し、
２個のコイルに並列にバイアス電流を供給する定電流電
源を個別に接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２個の電磁石により対象
物の位置制御を行う装置の電磁石駆動装置に関するもの
で、高速回転体の磁気軸受や各種搬送装置の磁気浮上に
使用して効果がある。
物の位置制御を行う装置の電磁石駆動装置に関するもの
で、高速回転体の磁気軸受や各種搬送装置の磁気浮上に
使用して効果がある。
【０００２】
【従来の技術】図４は磁気軸受等の用途に従来用いられ
ている装置の構成を示すものである。同図において１は
第１の鉄心６１と共に第１の電磁石を構成する第１の駆
動コイル、２は第２の鉄心６２と共に第２の電磁石を構
成する第２の駆動コイル、３１、４１はそれぞれ第１、
第２の駆動コイル１、２を駆動する第１、第２の可変電
流電源、７は制御の対象物となる回転軸、８１は第１の
駆動コイルバイアス電流Ｉｂ１と制御電流ｉを加算し、
その出力にて第１の可変電流電源３１出力電流を（Ｉｂ
１＋ｉ）に制御する加算器、８２は第２の駆動コイルバ
イアス電流Ｉｂ２から制御電流ｉを減算し、その出力に
て第２の可変電流電源４１出力電流を（Ｉｂ２−ｉ）に
制御する減算器である。
ている装置の構成を示すものである。同図において１は
第１の鉄心６１と共に第１の電磁石を構成する第１の駆
動コイル、２は第２の鉄心６２と共に第２の電磁石を構
成する第２の駆動コイル、３１、４１はそれぞれ第１、
第２の駆動コイル１、２を駆動する第１、第２の可変電
流電源、７は制御の対象物となる回転軸、８１は第１の
駆動コイルバイアス電流Ｉｂ１と制御電流ｉを加算し、
その出力にて第１の可変電流電源３１出力電流を（Ｉｂ
１＋ｉ）に制御する加算器、８２は第２の駆動コイルバ
イアス電流Ｉｂ２から制御電流ｉを減算し、その出力に
て第２の可変電流電源４１出力電流を（Ｉｂ２−ｉ）に
制御する減算器である。
【０００３】２個の電磁石により対象物を制御する場
合、このように片方の吸引力を＋ｉにより増加させ、も
う一方の吸引力を−ｉにより減少させるプッシュプル的
な駆動にするのが一般的である。バイアス電流Ｉｂ１、
Ｉｂ２は回転軸７の自重などによる荷重を支えるために
必要となる。９は制御電流ｉを出力する制御増幅器で各
種構成のものが使用されるが、例えばその入力９１は回
転軸７と第１の鉄心６１とのギャップを検出するギャッ
プセンサ出力を受け、ギャップ長が一定になるようＰＩ
Ｄ制御（図示せず）を行うなどの構成がとられる。
合、このように片方の吸引力を＋ｉにより増加させ、も
う一方の吸引力を−ｉにより減少させるプッシュプル的
な駆動にするのが一般的である。バイアス電流Ｉｂ１、
Ｉｂ２は回転軸７の自重などによる荷重を支えるために
必要となる。９は制御電流ｉを出力する制御増幅器で各
種構成のものが使用されるが、例えばその入力９１は回
転軸７と第１の鉄心６１とのギャップを検出するギャッ
プセンサ出力を受け、ギャップ長が一定になるようＰＩ
Ｄ制御（図示せず）を行うなどの構成がとられる。
【０００４】図５は図４の従来装置コイル１、２を駆動
する回路を示すもので、それぞれのコイル１、２に可変
電流電源３１、４１を並列に接続し、それぞれの出力電
流を（Ｉｂ１＋ｉ）、（Ｉｂ２−ｉ）にセットする。
する回路を示すもので、それぞれのコイル１、２に可変
電流電源３１、４１を並列に接続し、それぞれの出力電
流を（Ｉｂ１＋ｉ）、（Ｉｂ２−ｉ）にセットする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上で説明したように
２個のコイル１、２に個別に可変電流電源３１、４１が
使用される。バイアス電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は一定の直流
値であるが、制御電流ｉはギャップ長が回転軸７の振動
などの外乱を受けて変動するため、かなりの高周波成分
を含み、可変電流電源３１、４１としてはかなり高速の
応答が要求される。また、一般にコイル１、２の駆動に
は低圧でよいが大電流が必要である。従って高精度、高
速特性の制御を実現するためには、可変電流電源３１、
４１として電流容量が大きく応答の速いものが要求され
るが、このような装置は市販されているものも少なく、
あったとしても、または製作するとしても大変高価なも
のとなってしまう。
２個のコイル１、２に個別に可変電流電源３１、４１が
使用される。バイアス電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は一定の直流
値であるが、制御電流ｉはギャップ長が回転軸７の振動
などの外乱を受けて変動するため、かなりの高周波成分
を含み、可変電流電源３１、４１としてはかなり高速の
応答が要求される。また、一般にコイル１、２の駆動に
は低圧でよいが大電流が必要である。従って高精度、高
速特性の制御を実現するためには、可変電流電源３１、
４１として電流容量が大きく応答の速いものが要求され
るが、このような装置は市販されているものも少なく、
あったとしても、または製作するとしても大変高価なも
のとなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような点に
鑑み、可変電流電源を１台とし、かつ電流容量も減ら
し、安価な装置にて同様の効果を得んとするものであ
る。具体的には、２個の電磁石にて対象物の位置制御を
行う制御系において、２個の電磁石の駆動コイルと可変
電流電源を全て直列に接続して閉回路を構成し、それぞ
れの電磁石の駆動コイルと並列に定電流電源を接続して
構成する。
鑑み、可変電流電源を１台とし、かつ電流容量も減ら
し、安価な装置にて同様の効果を得んとするものであ
る。具体的には、２個の電磁石にて対象物の位置制御を
行う制御系において、２個の電磁石の駆動コイルと可変
電流電源を全て直列に接続して閉回路を構成し、それぞ
れの電磁石の駆動コイルと並列に定電流電源を接続して
構成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図によって
説明する。図１は本発明による第１の駆動コイル１と第
２の駆動コイル２の駆動回路を示すもので、３は第１の
駆動コイル１を駆動する定電流電源で、バイアス電流Ｉ
ｂ１を出力する。４は第２の駆動コイル２を駆動する定
電流電源で、バイアス電流Ｉｂ２を出力する。５が制御
電流ｉを出力する可変電流電源で、第１の駆動コイル１
を正方向に、第２の駆動コイル２を負方向に駆動する。
可変電流電源５は図４の制御増幅器９と同様の装置によ
りその出力電流をコントロールされる。このような構成
にてもコイル１、２は図４、５の従来装置と同様にそれ
ぞれ電流（Ｉｂ１＋ｉ）、（Ｉｂ２−ｉ）にて駆動され
ることは明らかである。
説明する。図１は本発明による第１の駆動コイル１と第
２の駆動コイル２の駆動回路を示すもので、３は第１の
駆動コイル１を駆動する定電流電源で、バイアス電流Ｉ
ｂ１を出力する。４は第２の駆動コイル２を駆動する定
電流電源で、バイアス電流Ｉｂ２を出力する。５が制御
電流ｉを出力する可変電流電源で、第１の駆動コイル１
を正方向に、第２の駆動コイル２を負方向に駆動する。
可変電流電源５は図４の制御増幅器９と同様の装置によ
りその出力電流をコントロールされる。このような構成
にてもコイル１、２は図４、５の従来装置と同様にそれ
ぞれ電流（Ｉｂ１＋ｉ）、（Ｉｂ２−ｉ）にて駆動され
ることは明らかである。
【０００８】
【作用】図５に示す従来の電磁石駆動装置と、図１の本
発明による電磁石駆動装置とを比べると、可変電流電源
は３１、４１の２台から５の１台となり、また５はバイ
アス電流Ｉｂ１やＩｂ２を供給せずに制御電流ｉのみを
出力すればよいためごく小容量のものでよく、従来の装
置に比べて大変安価な装置となる。
発明による電磁石駆動装置とを比べると、可変電流電源
は３１、４１の２台から５の１台となり、また５はバイ
アス電流Ｉｂ１やＩｂ２を供給せずに制御電流ｉのみを
出力すればよいためごく小容量のものでよく、従来の装
置に比べて大変安価な装置となる。
【０００９】
【実施例】図２は第１の駆動コイル１にバイアス電流Ｉ
ｂ１を供給する定電流電源の実施例であり、５は制御電
流ｉを供給する可変電流電源である。第２の駆動コイル
についても同様であるが、ここでは省略する。３２は定
電圧電源、３３、３４、３５は抵抗器、３６は演算増幅
器、３７はｐｎｐ型トランジスタである。衆知の如く、
飽和しておらずに活性状態にある演算増幅器３６の正負
入力電圧はほぼ等しくなる。よって定電圧電源３２の電
圧をＥ、演算増幅器３６の正側入力端子の電圧をＥ＋、
トランジスタ３７のエミッタ電流をＩｅ、抵抗器３５の
抵抗値をＲとすると、 Ｅ＋＝Ｅ−Ｒ×Ｉｅ （１） が成立する。トランジスタ３７のコレクタ電流Ｉｃはほ
ぼエミッタ電流Ｉｅに等しいから、駆動コイル１は
（１）式のＩｅにより定電流駆動される。電流値は抵抗
器３３、３４により演算増幅器３６の正側入力端子電圧
Ｅ＋を変えることにより調整することができ、Ｉｅがバ
イアス電流Ｉｂ１となるようにセットする。駆動コイル
１にはＩｂ１に加え、可変電流電源５より制御電流ｉが
重畳されることは明らかである。
ｂ１を供給する定電流電源の実施例であり、５は制御電
流ｉを供給する可変電流電源である。第２の駆動コイル
についても同様であるが、ここでは省略する。３２は定
電圧電源、３３、３４、３５は抵抗器、３６は演算増幅
器、３７はｐｎｐ型トランジスタである。衆知の如く、
飽和しておらずに活性状態にある演算増幅器３６の正負
入力電圧はほぼ等しくなる。よって定電圧電源３２の電
圧をＥ、演算増幅器３６の正側入力端子の電圧をＥ＋、
トランジスタ３７のエミッタ電流をＩｅ、抵抗器３５の
抵抗値をＲとすると、 Ｅ＋＝Ｅ−Ｒ×Ｉｅ （１） が成立する。トランジスタ３７のコレクタ電流Ｉｃはほ
ぼエミッタ電流Ｉｅに等しいから、駆動コイル１は
（１）式のＩｅにより定電流駆動される。電流値は抵抗
器３３、３４により演算増幅器３６の正側入力端子電圧
Ｅ＋を変えることにより調整することができ、Ｉｅがバ
イアス電流Ｉｂ１となるようにセットする。駆動コイル
１にはＩｂ１に加え、可変電流電源５より制御電流ｉが
重畳されることは明らかである。
【００１０】図３は制御電流ｉを供給する可変電流電源
の実施例であり、５１〜５７は抵抗器、５８、５９は演
算増幅器、１０１はｎｐｎ型トランジスタ、１０２はｐ
ｎｐ型トランジスタである。抵抗器５１には図４の制御
増幅器９出力である制御電流ｉに相当した電圧Ｅｉが入
力される。トランジスタ１０１、１０２は演算増幅器５
８の出力インピーダンスを下げて負荷である駆動コイル
１、２に十分な電流を供給するためのもので、それぞれ
のコレクタ端子は正電源、負電源に接続される。抵抗器
５５、５６は出力短絡などの過電流からトランジスタ１
０１、１０２を保護するためのものである。演算増幅器
５９は出力電圧のバッファ装置として動作する。抵抗器
５７の抵抗値をＲｏ、抵抗器５７を通して出力される電
流値をＩｏとすると、図５の場合とほぼ同様の解析によ
りＩｏ＝Ｅｉ／Ｒｏとなり、Ｅｉにより出力電流を調整
することができる。
の実施例であり、５１〜５７は抵抗器、５８、５９は演
算増幅器、１０１はｎｐｎ型トランジスタ、１０２はｐ
ｎｐ型トランジスタである。抵抗器５１には図４の制御
増幅器９出力である制御電流ｉに相当した電圧Ｅｉが入
力される。トランジスタ１０１、１０２は演算増幅器５
８の出力インピーダンスを下げて負荷である駆動コイル
１、２に十分な電流を供給するためのもので、それぞれ
のコレクタ端子は正電源、負電源に接続される。抵抗器
５５、５６は出力短絡などの過電流からトランジスタ１
０１、１０２を保護するためのものである。演算増幅器
５９は出力電圧のバッファ装置として動作する。抵抗器
５７の抵抗値をＲｏ、抵抗器５７を通して出力される電
流値をＩｏとすると、図５の場合とほぼ同様の解析によ
りＩｏ＝Ｅｉ／Ｒｏとなり、Ｅｉにより出力電流を調整
することができる。
【００１１】抵抗器５５と５６の接続点電圧をＥｏとす
ると、演算増幅器５９の正側入力端子電圧は（Ｅｏ−Ｉ
ｏ×Ｒｏ）となり、演算増幅器５９はバッファ装置とし
て動作する故この電圧はそのまま演算増幅器５９の出力
電圧となる。抵抗器５１と５２の抵抗値は等しく選定さ
れており、演算増幅器５８の正側入力端子電圧は（Ｅｉ
＋Ｅｏ−Ｉｏ×Ｒｏ）／２となる。抵抗器５３と５４の
抵抗値も等しく選ばれているため、演算増幅器５８の負
側入力電圧はＥｏ／２となり、これが正側入力電圧と等
しくなることからＩｏ＝Ｅｉ／Ｒｏが導かれ、制御電流
ｉに比例した電流Ｉｏが取り出される。
ると、演算増幅器５９の正側入力端子電圧は（Ｅｏ−Ｉ
ｏ×Ｒｏ）となり、演算増幅器５９はバッファ装置とし
て動作する故この電圧はそのまま演算増幅器５９の出力
電圧となる。抵抗器５１と５２の抵抗値は等しく選定さ
れており、演算増幅器５８の正側入力端子電圧は（Ｅｉ
＋Ｅｏ−Ｉｏ×Ｒｏ）／２となる。抵抗器５３と５４の
抵抗値も等しく選ばれているため、演算増幅器５８の負
側入力電圧はＥｏ／２となり、これが正側入力電圧と等
しくなることからＩｏ＝Ｅｉ／Ｒｏが導かれ、制御電流
ｉに比例した電流Ｉｏが取り出される。
【００１２】図２、図３の実施例はいずれも日本電気
（株）のオペアンプに関する技術資料ＩＥＢ５５４、Ｉ
ＥＡ５１９を参考にした。
（株）のオペアンプに関する技術資料ＩＥＢ５５４、Ｉ
ＥＡ５１９を参考にした。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、安価な電流電源により
磁気軸受や磁気浮上に使用される２個の電磁石を駆動す
ることが可能となり、産業上の効果は大きい。
磁気軸受や磁気浮上に使用される２個の電磁石を駆動す
ることが可能となり、産業上の効果は大きい。
【図１】本発明の回路構成を示す図である。
【図２】本発明による定電流電源の実施例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明による可変電流電源の実施例を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明が適用される磁気軸受け装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図５】従来装置の回路構成を示す図である。
１、２ 駆動コイル ３、４ 定電流電源 ５ 可変電流電源 ７ 回転軸 ９ 制御増幅器 ３１、４１ 可変電流電源 ３２ 定電圧電源 ３３、３４、３５、５１〜５７ 抵抗器 ３６、５８、５９ 演算増幅器 ３７、１０２ ｐｎｐ型トランジスタ ６１、６２ 鉄心 ８１ 加算器 ８２ 減算器 ９１ 制御増幅器入力端子 １０１ ｎｐｎ型トランジスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 ２個の電磁石にて対象物の位置制御を行
う制御系において、２個の電磁石の駆動コイルと可変電
流電源を全て直列に接続して閉回路を構成し、それぞれ
の電磁石の駆動コイルと並列に定電流電源を接続したこ
とを特徴とする電磁石駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08280598A JP4251683B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 電磁石駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08280598A JP4251683B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 電磁石駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260640A true JPH11260640A (ja) | 1999-09-24 |
| JP4251683B2 JP4251683B2 (ja) | 2009-04-08 |
Family
ID=13784636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08280598A Expired - Fee Related JP4251683B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 電磁石駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4251683B2 (ja) |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP08280598A patent/JP4251683B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4251683B2 (ja) | 2009-04-08 |
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|---|---|---|---|
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| A977 | Report on retrieval |
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