JPS61211520A - 磁気軸受制御装置 - Google Patents
磁気軸受制御装置Info
- Publication number
- JPS61211520A JPS61211520A JP5036185A JP5036185A JPS61211520A JP S61211520 A JPS61211520 A JP S61211520A JP 5036185 A JP5036185 A JP 5036185A JP 5036185 A JP5036185 A JP 5036185A JP S61211520 A JPS61211520 A JP S61211520A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- frequency
- resonance
- magnetic bearing
- control device
- 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.)
- Pending
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、工作機械用スピンドル、真空中での回転機器
、レーザ走査用ポリゴンミラー等の真空機器或いは高速
回転機器用に適した５軸制御磁気軸受の制御装置に関す
る。
、レーザ走査用ポリゴンミラー等の真空機器或いは高速
回転機器用に適した５軸制御磁気軸受の制御装置に関す
る。
少なくとも１個の軸方向磁気軸受と、少なくとも２個の
半径方向磁気軸受を備えた、いわゆる５軸制御型磁気軸
受は各方面に広く利用され始めている。
半径方向磁気軸受を備えた、いわゆる５軸制御型磁気軸
受は各方面に広く利用され始めている。
上記磁気軸受には、ロータの半径方向位置および軸方向
位置を検出するため、少なくとも９個の位置検出器が設
けられ、検出した位置に応じた制御信号を発生し、ロー
タの位置を制御するようになっている。
位置を検出するため、少なくとも９個の位置検出器が設
けられ、検出した位置に応じた制御信号を発生し、ロー
タの位置を制御するようになっている。
ところで、従来、磁気軸受を備えた真空機器等において
、ロータはその軸１次固有振動数の約７０〜８０チの回
転数で使用されている。その主な理由は、制御信号また
は制御力中の回転同期成分による電磁石からの強制振動
のためにシャフトが撓み、そのシャフトの撓みが保護用
ベアリング内径とロータ間のギャップから許容される最
大許容回転振れを越えて危険になるため、回転が抑えら
れるからである。
、ロータはその軸１次固有振動数の約７０〜８０チの回
転数で使用されている。その主な理由は、制御信号また
は制御力中の回転同期成分による電磁石からの強制振動
のためにシャフトが撓み、そのシャフトの撓みが保護用
ベアリング内径とロータ間のギャップから許容される最
大許容回転振れを越えて危険になるため、回転が抑えら
れるからである。
又磁気軸受の構成は、多くの部品、複雑なハウジング形
状を備えることが多く、従って制御系には電磁石の支持
体を通じて各種様々な共振点が含まれることになシ、ロ
ータが静止状態から規定回転数に達するまでに、幾多の
共振点を越えて立ち上がって行かなければならない。そ
こで従来の制御系は、共振点付近での回転同期成分によ
る強制振動が励起されることによシ、これらの共振点付
近で制御が不安定となシ、スムーズな回転が乱される難
点を避けることができなかった。
状を備えることが多く、従って制御系には電磁石の支持
体を通じて各種様々な共振点が含まれることになシ、ロ
ータが静止状態から規定回転数に達するまでに、幾多の
共振点を越えて立ち上がって行かなければならない。そ
こで従来の制御系は、共振点付近での回転同期成分によ
る強制振動が励起されることによシ、これらの共振点付
近で制御が不安定となシ、スムーズな回転が乱される難
点を避けることができなかった。
上記の如く、磁気軸受制御系は、電磁石支持体を通じて
形状による多くの共振点、或いはロータの撓み振動によ
る固有振動数等、多くの不安定な要素を含んでいる。
形状による多くの共振点、或いはロータの撓み振動によ
る固有振動数等、多くの不安定な要素を含んでいる。
これら１つの共振角周波数をω０とすると、制御系は２
次系で近似できるものとして、そのω０付近における応
答は、 （ここに、又はロータの任意の座標、εは共振点の減衰
定数、αは回転同期成分の振幅、ｎは回転数、ω。は問
題としている共振周波数）で表される。そして、その強
制振動解は、（ここにφは位相差） となり、回転数ｎとω０が一致したとき、ロータの振れ
は最大となる。そしてその振れは、成る場合には、保護
用ベアリング内径とロータ間ギャップの最大許容値を越
えることになり、回転数をそれ以上上げられないといっ
た事態が起こることになる。それ程ひどくない場合でも
、回転が不安定になる現象は避けられない。
次系で近似できるものとして、そのω０付近における応
答は、 （ここに、又はロータの任意の座標、εは共振点の減衰
定数、αは回転同期成分の振幅、ｎは回転数、ω。は問
題としている共振周波数）で表される。そして、その強
制振動解は、（ここにφは位相差） となり、回転数ｎとω０が一致したとき、ロータの振れ
は最大となる。そしてその振れは、成る場合には、保護
用ベアリング内径とロータ間ギャップの最大許容値を越
えることになり、回転数をそれ以上上げられないといっ
た事態が起こることになる。それ程ひどくない場合でも
、回転が不安定になる現象は避けられない。
本来、磁気軸受を用いるメリットは高速回転が可能なこ
とであるのに、上記のような状態では、そのメリットは
全く期待することができないことになる。
とであるのに、上記のような状態では、そのメリットは
全く期待することができないことになる。
従って、本発明は、安定した立ち上が９が得られるとと
もに、径が同一のロータの場合には従来より一層高い回
転数を得ることのできる、磁気軸受制御装置を提供する
ことを目的としている。
もに、径が同一のロータの場合には従来より一層高い回
転数を得ることのできる、磁気軸受制御装置を提供する
ことを目的としている。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
上記の問題点を解決するため、磁気軸受制御装置におい
て、ロータの位置を検出して位置制御信号を発生する制
御回路と、ロータの回転数を検出して回転数に応じた電
圧を発生する回転検出部と、上記位置制御信号を上記回
転数に応じた発生電圧によって処理する共振制御装置と
を設けることによって、上記共振制御装置において軸受
に入力される上記位置制御信号中の上記特定周波数の信
号を減衰し、軸受装置およびロータの共振を防止してス
ムースな回転数の上昇を確保するとともに、径が同じロ
ータの場合最高回転数をさらに上げることができる。
上記の問題点を解決するため、磁気軸受制御装置におい
て、ロータの位置を検出して位置制御信号を発生する制
御回路と、ロータの回転数を検出して回転数に応じた電
圧を発生する回転検出部と、上記位置制御信号を上記回
転数に応じた発生電圧によって処理する共振制御装置と
を設けることによって、上記共振制御装置において軸受
に入力される上記位置制御信号中の上記特定周波数の信
号を減衰し、軸受装置およびロータの共振を防止してス
ムースな回転数の上昇を確保するとともに、径が同じロ
ータの場合最高回転数をさらに上げることができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施例によりさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
本発明の回路構成を示す第１図において、１は図示しな
いセンサによりロータの位置を検出して位置制御信号を
発生する制御回路の出力を受けるバッファーアンプ、２
はバッファーアンプ１を通して位置制御信号を受けると
ともに、後記回転検出部８の制御を受けて位置制御信号
中の共振信号を減衰する、例えば電圧可変型ノツチフィ
ルタとすることのできる共振制御装置、３はバッファー
アンプ、４．６は電力増幅アンプ、５．７は各磁気軸受
の電磁石コイル、８はロータの回転数をセンナから入力
され回転数に応じた周波数の電圧を発生する回転検出部
である。
いセンサによりロータの位置を検出して位置制御信号を
発生する制御回路の出力を受けるバッファーアンプ、２
はバッファーアンプ１を通して位置制御信号を受けると
ともに、後記回転検出部８の制御を受けて位置制御信号
中の共振信号を減衰する、例えば電圧可変型ノツチフィ
ルタとすることのできる共振制御装置、３はバッファー
アンプ、４．６は電力増幅アンプ、５．７は各磁気軸受
の電磁石コイル、８はロータの回転数をセンナから入力
され回転数に応じた周波数の電圧を発生する回転検出部
である。
ロータの位置はそれぞれのセンサによシ検出され、位置
制御信号が制御回路からバッファアンプ１を通して電圧
可変ノツチフィルタ２に入力される。一方、ロータの回
転数はセンサによって検出され、その信号を受けた回転
検出部８は回転数に応じた電圧を出力し、これを上記ノ
ツチフィルタ２に入力する。磁気軸受に対する位置制御
信号は、バッファーアンプ３に入る前にこのノツチフィ
ルタ２ｆ、通過する。そして、回転数に同期した中心周
波数ｆ。付近の成分を減衰される。上記のように中心周
波数ｆ０を減衰された制御信号は、バツファ−アンプ３
および電力増幅アンプ４．６を通して磁気軸受の各コイ
ル５．７に入力され、ロータノ位置を制御する。
制御信号が制御回路からバッファアンプ１を通して電圧
可変ノツチフィルタ２に入力される。一方、ロータの回
転数はセンサによって検出され、その信号を受けた回転
検出部８は回転数に応じた電圧を出力し、これを上記ノ
ツチフィルタ２に入力する。磁気軸受に対する位置制御
信号は、バッファーアンプ３に入る前にこのノツチフィ
ルタ２ｆ、通過する。そして、回転数に同期した中心周
波数ｆ。付近の成分を減衰される。上記のように中心周
波数ｆ０を減衰された制御信号は、バツファ−アンプ３
および電力増幅アンプ４．６を通して磁気軸受の各コイ
ル５．７に入力され、ロータノ位置を制御する。
第２図は、ノツチフィルタ２によって中心周波数ｆ０が
減衰した状態を示す。
減衰した状態を示す。
ここに、
ｆ、＝にｖｉｎ ＝−・・・・・・・・・・・・ （３
）２π （ここにには適当な比例定数） とすることにより、回転数ｎと中心周波数ｆ。とは一致
するようにしである。
）２π （ここにには適当な比例定数） とすることにより、回転数ｎと中心周波数ｆ。とは一致
するようにしである。
そこで、上記（２）式中の分子のαはこのノツチフィル
タ２により非常に小さい値に減衰される。従って、ロー
タの振れを表すＸも同様に小さな値となり、各共振点に
おける回転の乱れを小さく抑えることができることにな
る。またω。とじて軸の撓み共振の１次の周波数をとる
と、同じ共振周波数に対してαが小さくなるため、共振
周波数に一層近い周波数で回転させることが可能となり
、その結果、同じ径のロータに対して従来の７０〜８０
Ｌ■さらに回転数を上げることができる。
タ２により非常に小さい値に減衰される。従って、ロー
タの振れを表すＸも同様に小さな値となり、各共振点に
おける回転の乱れを小さく抑えることができることにな
る。またω。とじて軸の撓み共振の１次の周波数をとる
と、同じ共振周波数に対してαが小さくなるため、共振
周波数に一層近い周波数で回転させることが可能となり
、その結果、同じ径のロータに対して従来の７０〜８０
Ｌ■さらに回転数を上げることができる。
なお、第１図においては、簡単のため、一つの軸に対す
るもののみを示したが、５軸制御の場合には、他の４軸
に対しても同様の回路が設けられることは言うまでもな
い。また、回転検出部８には例えばＦ−Ｖコンバータ等
が使用され、回転数は適当な電圧に変換された後、電圧
可変周波数ノツチフィルタに入力される。ノツチフィル
タの代わりに他の適当な装置例えばスイッチド・キャパ
シタ会フィルタ（クロック可変による中心周波数の変化
を行う）等を用いることもできる。
るもののみを示したが、５軸制御の場合には、他の４軸
に対しても同様の回路が設けられることは言うまでもな
い。また、回転検出部８には例えばＦ−Ｖコンバータ等
が使用され、回転数は適当な電圧に変換された後、電圧
可変周波数ノツチフィルタに入力される。ノツチフィル
タの代わりに他の適当な装置例えばスイッチド・キャパ
シタ会フィルタ（クロック可変による中心周波数の変化
を行う）等を用いることもできる。
本発明によシ、磁気軸受を備えた真空機器或いは高速回
転機器において、そのロータを静止状態から回転を始め
る場合、従来、通過に格別の注意を必要とした前記共振
点の通過が、はとんどロータに共振を生ずることなしに
きわめて容易に実施することができ、また最高回転数も
従来より一層高いものとすることが可能になった。そこ
で、この種の機器の制御が著しく安定し、かつ容易なも
のとな９、かつその機能を一層拡大することができた。
転機器において、そのロータを静止状態から回転を始め
る場合、従来、通過に格別の注意を必要とした前記共振
点の通過が、はとんどロータに共振を生ずることなしに
きわめて容易に実施することができ、また最高回転数も
従来より一層高いものとすることが可能になった。そこ
で、この種の機器の制御が著しく安定し、かつ容易なも
のとな９、かつその機能を一層拡大することができた。
第１図は本発明の実施例を示す回路構成図、第２図は電
圧可変周波数ノツチフィルタの特性を示す線図。
圧可変周波数ノツチフィルタの特性を示す線図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ロータの位置を検出して位置制御信号を発生する制御回
路と、ロータの回転数を検出して回転数に応じた電圧を
発生する回転検出 部と、上記位置制御信号を上記回転数に応じた発生電圧
によつて処理する共振制御装置とを備え、上記共振制御
装置において軸受に入力される上記位置制御信号中の上
記特定周波数の信号を減衰して軸受装置およびロータの
共振を防止するようにしたことを特徴とする、磁気軸受
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036185A JPS61211520A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 磁気軸受制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036185A JPS61211520A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 磁気軸受制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61211520A true JPS61211520A (ja) | 1986-09-19 |
Family
ID=12856749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5036185A Pending JPS61211520A (ja) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | 磁気軸受制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61211520A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5293852A (en) * | 1975-12-24 | 1977-08-06 | Europ Propulsion | Syncronization interference compensator for magnetically suspended rotor |
-
1985
- 1985-03-15 JP JP5036185A patent/JPS61211520A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5293852A (en) * | 1975-12-24 | 1977-08-06 | Europ Propulsion | Syncronization interference compensator for magnetically suspended rotor |
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