JP2003083330A - Magnetic bearing device - Google Patents
Magnetic bearing deviceInfo
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- 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】 アナログ回路などの高価なハードウェアを付
加することなく、変位検出手段の異常を短時間に簡単に
検知できる磁気軸受装置を提供する。
【解決手段】 磁気軸受装置は、回転体5を磁気浮上さ
せて非接触支持するための電磁石27a,27bを有する磁気
軸受、回転体5の変位を検出するための位置センサ29a,2
9bを有する変位検出手段、変位検出手段からの変位検出
信号Seに基づいて電磁石27a,27bに対する電磁石制御信
号を出力する電磁石制御手段18、ならびに電磁石制御信
号を入力として電磁石27a,27bに励磁電流を供給する電
磁石駆動手段14を備えている。電磁石制御手段18が、変
位検出手段の位置センサ駆動周波数を変更する駆動周波
数変更手段34,37を備え、駆動周波数を変更して、その
前後の変位検出信号Seの変化から変位検出手段の異常
を判断する。
(57) [Problem] To provide a magnetic bearing device capable of easily detecting an abnormality of a displacement detecting means in a short time without adding expensive hardware such as an analog circuit. The magnetic bearing device includes a magnetic bearing having electromagnets (27a, 27b) for magnetically levitating and supporting a rotating body (5) in a non-contact manner, and position sensors (29a, 2) for detecting displacement of the rotating body (5).
9b, a displacement detection means, an electromagnet control means 18 for outputting an electromagnet control signal to the electromagnets 27a, 27b based on a displacement detection signal Se from the displacement detection means, and an excitation current to the electromagnets 27a, 27b with the electromagnet control signal as an input. An electromagnet driving means 14 for supplying is provided. The electromagnet control means 18 includes drive frequency change means 34 and 37 for changing the position sensor drive frequency of the displacement detection means, and changes the drive frequency to determine the abnormality of the displacement detection means from the change in the displacement detection signal Se before and after the change. to decide.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、位置センサを有
する変位検出手段からの変位検出信号に基づいて磁気軸
受の電磁石を制御することにより、回転体を磁気浮上さ
せて非接触支持する制御型磁気軸受装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention controls a magnet of a magnetic bearing based on a displacement detection signal from a displacement detecting means having a position sensor to magnetically levitate and support a rotating body in a non-contact manner. Bearing device
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の磁気軸受装置として、5つの制
御軸(アキシアル方向の制御軸およびアキシアル方向の
2箇所の各々における2つのラジアル方向の制御軸)を
有する5軸制御型磁気軸受装置が知られている。2. Description of the Related Art As a magnetic bearing device of this type, a five-axis control type magnetic bearing device having five control shafts (a control shaft in the axial direction and two control shafts in the radial direction at each of two positions in the axial direction) is known. Are known.
【0003】5軸制御型磁気軸受装置は、回転体をアキ
シアル制御軸方向に非接触支持する1組のアキシアル磁
気軸受、回転体をアキシアル方向の2箇所においてそれ
ぞれ互いに直交する2つのラジアル制御軸方向に非接触
支持する2組のラジアル磁気軸受を備えている。アキシ
アル磁気軸受は、回転体をアキシアル制御軸方向の両側
から挟むように配置されて回転体を磁気吸引する1対の
電磁石を備えている。各ラジアル磁気軸受は、2つの各
ラジアル制御軸方向の各々について、回転体を該制御軸
方向の両側から挟むように配置されて回転体を磁気吸引
する1対の電磁石を備えている。The five-axis control type magnetic bearing device is a set of axial magnetic bearings for supporting a rotating body in the axial control axis direction in a non-contact manner, and two radial control axis directions in which the rotating body is orthogonal to each other at two locations in the axial direction. It is equipped with two sets of radial magnetic bearings that are supported in a non-contact manner. The axial magnetic bearing includes a pair of electromagnets arranged to sandwich the rotating body from both sides in the axial control axis direction and magnetically attract the rotating body. Each radial magnetic bearing is provided with a pair of electromagnets arranged so as to sandwich the rotating body from both sides in the control axis direction in each of the two radial control axis directions and magnetically attract the rotating body.
【0004】また、磁気軸受装置は、5つの制御軸の各
々について、回転体の該制御軸方向の変位を検出する変
位検出手段としての変位検出装置、および変位検出装置
による変位の検出結果に基づいて該制御軸の1対の電磁
石を制御する電磁石制御手段としての電磁石制御装置を
備えている。Further, the magnetic bearing device is based on a displacement detection device as displacement detection means for detecting the displacement of the rotating body in the control axis direction for each of the five control shafts, and the displacement detection result by the displacement detection device. And an electromagnet control device as electromagnet control means for controlling the pair of electromagnets of the control shaft.
【0005】変位検出装置は、回転体の位置検出端面に
アキシアル制御軸方向の一方から対向する1個のアキシ
アル位置センサ、各ラジアル制御軸について回転体を該
制御軸方向の両側から挟んで対向する1対のラジアル位
置センサ、および各位置センサを駆動するとともに各位
置センサの出力から回転体の各制御軸の変位を演算する
変位演算部を備えている。各位置センサは、回転体に設
けられた被検出体(ターゲット)に対向するように配置
され、被検出体とのギャップ(空隙)の大きさを検出す
るようになっている。The displacement detecting device has one axial position sensor facing the position detecting end surface of the rotating body from one side in the axial control axis direction, and the rotating body is opposed to each radial control axis while sandwiching the rotating body from both sides in the control axis direction. It is provided with a pair of radial position sensors and a displacement calculation unit that drives each position sensor and calculates the displacement of each control shaft of the rotating body from the output of each position sensor. Each position sensor is arranged so as to face an object to be detected (target) provided on the rotating body, and detects the size of a gap with the object to be detected.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のような磁気軸受
装置の変位検出装置では、各位置センサと変位演算部と
の間および変位演算部と電磁石制御装置との間がケーブ
ルで接続されるが、ケーブルの接続不良、位置センサの
ケーブルの断線などの異常が生じることがある。また、
変位演算部において位置センサを駆動するセンサ回路で
は、ゲイン不良などの動作不良が生じることがある。In the displacement detecting device for a magnetic bearing device as described above, a cable is connected between each position sensor and the displacement calculating part and between the displacement calculating part and the electromagnet control device. Abnormalities such as a bad cable connection or a broken wire of the position sensor may occur. Also,
In the sensor circuit that drives the position sensor in the displacement calculation unit, a malfunction such as a gain defect may occur.
【0007】そして、変位検出装置に上記のような異常
が生じていると、磁気軸受装置の起動時に次のような動
作異常が生じる。When the above-mentioned abnormality occurs in the displacement detecting device, the following operation abnormality occurs when the magnetic bearing device is started.
【0008】たとえば、位置センサのケーブルの接続不
良あるいは断線が生じると、位置センサの出力信号が0
になるため、実際には変位が生じているのに、あたかも
変位が生じていないように見える。このため、全く制御
が行われない。また、センサ回路の動作不良が生じる
と、所定のゲインが得られず、センサ感度が低くなるた
め、磁気軸受の剛性が低下して、回転時にタッチダウン
してしまうことがある。For example, if the position sensor cable is not properly connected or is broken, the output signal of the position sensor will be zero.
Therefore, although it is actually displaced, it looks as if it is not. Therefore, no control is performed. Further, when the sensor circuit malfunctions, a predetermined gain cannot be obtained, and the sensor sensitivity is lowered, so that the rigidity of the magnetic bearing is lowered, and touchdown may occur during rotation.
【0009】ケーブルの接続不良あるいは断線による異
常は、たとえば、電磁石制御装置とケーブルとの間の導
通状態を確認することによって検知することができる
が、そのためには、全てのケーブルの導通状態を確認す
るためのアナログ回路が必要となり、電磁石制御装置が
高価になる。Abnormalities due to poor connection or disconnection of the cables can be detected by, for example, confirming the conduction state between the electromagnet control device and the cables. For that purpose, the conduction states of all the cables can be confirmed. An analog circuit is required to do so, and the electromagnet control device becomes expensive.
【0010】また、センサ回路の動作不良、ゲイン不良
は発見が困難であり、人がゲインが異常であるか正常で
あるかを調べて調整するか、あるいは自動チューニング
を行ってその結果により判断する必要があり、いずれに
しても、磁気軸受装置の起動時に、異常判定のための所
要時間が長くなるという問題がある。Further, it is difficult to detect a defective operation of the sensor circuit and a defective gain, and a person investigates whether the gain is abnormal or normal and adjusts it, or makes an automatic tuning to judge by the result. In any case, there is a problem that the time required for the abnormality determination becomes long at the time of starting the magnetic bearing device.
【0011】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
アナログ回路などの高価なハードウェアを付加すること
なく、変位検出手段の異常を短時間に簡単に検知できる
磁気軸受装置を提供することにある。The object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide a magnetic bearing device capable of easily detecting an abnormality in the displacement detecting means in a short time without adding expensive hardware such as an analog circuit.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による磁気軸受装置は、回転体をアキシアル制御軸方
向およびラジアル制御軸方向に磁気浮上させて非接触支
持するための複数の電磁石を有する複数組の磁気軸受、
回転体のアキシアル制御軸方向およびラジアル制御軸方
向の変位を検出するための複数組の位置センサを有する
変位検出手段、変位検出手段からの変位検出信号に基づ
いて磁気軸受の電磁石に対する電磁石制御信号を出力す
る電磁石制御手段、ならびに電磁石制御信号を入力とし
て電磁石に励磁電流を供給する電磁石駆動手段を備えて
いる磁気軸受装置において、電磁石制御手段が、変位検
出手段の位置センサ駆動周波数を変更する駆動周波数変
更手段を備え、駆動周波数を変更して、その前後の変位
検出手段からの変位検出信号の変化から変位検出手段の
異常を判断するものであることを特徴とするものであ
る。A magnetic bearing device according to the present invention includes a plurality of electromagnets for magnetically levitating and supporting a rotating body in the axial control axis direction and the radial control axis direction in a non-contact manner. Set of magnetic bearings,
Displacement detecting means having a plurality of sets of position sensors for detecting displacements of the rotating body in the axial control axis direction and the radial control axis direction, and an electromagnet control signal for the electromagnet of the magnetic bearing based on the displacement detection signal from the displacement detection means. In a magnetic bearing device having an electromagnet control means for outputting and an electromagnet drive means for supplying an exciting current to the electromagnet by using an electromagnet control signal as an input, the electromagnet control means changes the drive frequency of the position sensor of the displacement detection means. The present invention is characterized in that the changing means is provided, and the drive frequency is changed, and the abnormality of the displacement detecting means is judged from the change of the displacement detecting signal from the displacement detecting means before and after the changing.
【0013】電磁石制御手段は、好ましくは、たとえば
ディジタル信号処理プロセッサ、MPU(マイクロプロ
セッサ)など、ソフトウェアプログラムが可能なディジ
タル処理手段より構成される。ディジタル信号処理プロ
セッサ(Digital Signal Processor)とは、ディジタル
信号を入力してディジタル信号を出力し、ソフトウェア
プログラムが可能で、高速演算処理が可能な専用ハード
ウェアを指す。なお、以下、これをDSPと略すことに
する。The electromagnet control means preferably comprises software programmable digital processing means such as a digital signal processor, MPU (microprocessor) or the like. A digital signal processor is a dedicated hardware that receives a digital signal, outputs a digital signal, is software programmable, and is capable of high-speed arithmetic processing. Hereinafter, this will be abbreviated as DSP.
【0014】このようにすれば、位置センサの駆動周波
数の変更、変位検出信号による異常の判断を、ソフトウ
ェアによって実行することができる。With this configuration, the change of the drive frequency of the position sensor and the determination of abnormality by the displacement detection signal can be executed by software.
【0015】電磁石制御手段は、たとえば、位置センサ
の駆動周波数を変更する前後の変位検出信号の差が所定
値より小さければ、変位検出手段に異常が生じていると
判断する。For example, if the difference between the displacement detection signals before and after changing the drive frequency of the position sensor is smaller than a predetermined value, the electromagnet control means determines that the displacement detection means is abnormal.
【0016】この発明の磁気軸受装置によれば、位置セ
ンサの駆動周波数を変更する前後の変位検出信号を調べ
るだけで、変位検出手段の異常を短時間に簡単に判断す
ることができる。また、このような判断は、ソフトウェ
アによって実行することができ、対応が容易であるだけ
でなく、ケーブルの接続不良あるいは断線を調べるアナ
ログ回路などの高価なハードウェアを付加する必要がな
いため、電磁石制御手段を安価に構成することができ
る。According to the magnetic bearing device of the present invention, it is possible to easily determine the abnormality of the displacement detecting means in a short time only by examining the displacement detecting signals before and after changing the driving frequency of the position sensor. In addition, such a judgment can be executed by software and is not only easy to deal with, but also it is not necessary to add expensive hardware such as an analog circuit for checking the connection failure or disconnection of the cable. The control means can be constructed at low cost.
【0017】たとえば、電磁石制御手段が、電源投入後
の所定時間は電磁石制御信号を出力せずに、この間に、
駆動周波数を変更して、その前後の変位検出手段からの
変位検出信号の変化から変位検出手段の異常を判断する
ものである。For example, the electromagnet control means does not output the electromagnet control signal for a predetermined time after the power is turned on, and during this period,
The drive frequency is changed, and the abnormality of the displacement detection means is judged from the change in the displacement detection signal from the displacement detection means before and after that.
【0018】このようにすれば、電源投入後、変位検出
手段の異常を判断するまでは、電磁石制御信号を出力し
ないため、変位検出手段に異常が生じていても、磁気軸
受装置の動作異常が生じることがない。According to this configuration, since the electromagnet control signal is not output after the power is turned on until the abnormality of the displacement detecting means is determined, the operation abnormality of the magnetic bearing device is not generated even if the displacement detecting means is abnormal. It never happens.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
を5軸制御型磁気軸受装置に適用した実施形態について
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a 5-axis control type magnetic bearing device will be described below with reference to the drawings.
【0020】図1は5軸制御型磁気軸受装置の機械的部
分の主要部を示す縦断面図、図2は同横断面図、図3は
その電気的構成の1例を示すブロック図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a mechanical portion of a 5-axis control type magnetic bearing device, FIG. 2 is a transverse sectional view of the same, and FIG. 3 is a block diagram showing an example of its electrical configuration. .
【0021】磁気軸受装置は、ケーブルにより接続され
た機械本体(1)およびコントローラ(2)を備えている。こ
の磁気軸受装置は、鉛直円筒状のケーシング(4)の内側
で鉛直軸状の回転体(5)が回転する縦置き型のものであ
る。以下の説明において、回転体(5)のアキシアル方向
(鉛直方向)の軸をZ軸、Z軸と直交するとともに互い
に直交する2つのラジアル方向(水平方向)の軸をX軸
およびY軸とする。The magnetic bearing device comprises a machine body (1) and a controller (2) connected by a cable. This magnetic bearing device is of a vertical type in which a vertical shaft-shaped rotating body (5) rotates inside a vertical cylindrical casing (4). In the following description, the axial (vertical) axis of the rotating body (5) is the Z axis, and two radial (horizontal) axes that are orthogonal to the Z axis and mutually orthogonal are the X axis and the Y axis. .
【0022】機械本体(1)には、回転体(5)をZ軸方向に
非接触支持する1組のアキシアル磁気軸受(6)、回転体
(5)をアキシアル方向の2箇所においてそれぞれX軸方
向およびY軸方向に非接触支持する上下2組のラジアル
磁気軸受(7)(8)、回転体(5)のアキシアル方向の位置お
よび上記2箇所におけるX軸方向およびY軸方向の位置
をそれぞれ検出するための位置検出部(9)、回転体(5)を
高速回転させるためのビルトイン型電動モータ(10)、な
らびに回転体(5)のアキシアル方向およびラジアル方向
の可動範囲を規制して回転体(5)を磁気軸受(6)(7)(8)で
支持できなくなったときなどに可動範囲の極限位置にお
いて回転体(5)を機械的に支持する機械的規制手段とし
ての上下2組の保護軸受(タッチダウン軸受)(11)(12)
が設けられている。Z軸は、アキシアル方向の制御軸と
なっている。また、上部磁気軸受(7)の部分におけるX
軸方向の制御軸を上部X軸、Y軸方向の制御軸を上部Y
軸とし、下部磁気軸受(8)の部分におけるX軸方向の制
御軸を下部X軸、Y軸方向の制御軸を下部Y軸とする。The machine body (1) includes a set of axial magnetic bearings (6) for supporting the rotating body (5) in the Z-axis direction in a non-contact manner, and a rotating body.
Two sets of upper and lower radial magnetic bearings (7) and (8) that support (5) in two contact points in the axial direction in the X-axis direction and the Y-axis direction in a non-contact manner, and the position in the axial direction of the rotor (5) and Of the position detection unit (9) for detecting the position in the X-axis direction and the position in the Y-axis direction at the location, the built-in electric motor (10) for rotating the rotating body (5) at high speed, and the rotating body (5). When the rotating body (5) cannot be supported by the magnetic bearings (6), (7), (8) by restricting the movable range in the axial direction and the radial direction, the rotating body (5) is machined at the limit position of the movable range. Two pairs of protective bearings (touchdown bearings) (11) (12)
Is provided. The Z axis is a control axis in the axial direction. X in the upper magnetic bearing (7)
The control axis in the axial direction is the upper X axis, and the control axis in the Y axis direction is the upper Y axis.
The control axis in the X-axis direction in the lower magnetic bearing (8) is the lower X-axis, and the control axis in the Y-axis direction is the lower Y-axis.
【0023】コントローラ(2)には、変位演算部(13)、
電磁石駆動回路(14)、モータ駆動回路(15)およびDSP
ボード(16)が設けられ、DSPボード(16)には、ソフト
ウェアプログラムが可能なディジタル処理手段としての
DSP(18)、AD変換器(20)およびDA変換器(21)が設
けられている。The controller (2) includes a displacement calculator (13),
Electromagnet drive circuit (14), motor drive circuit (15) and DSP
A board (16) is provided, and the DSP board (16) is provided with a DSP (18), an AD converter (20) and a DA converter (21) as digital processing means capable of software programming.
【0024】位置検出部(9)は、回転体(5)のZ軸方向の
位置を検出するための1個のアキシアル位置センサ(2
3)、ならびに回転体(5)のX軸方向およびY軸方向の位
置を検出するための上下2組のラジアル位置センサユニ
ット(24)(25)を備えている。The position detecting section (9) includes a single axial position sensor (2) for detecting the position of the rotating body (5) in the Z-axis direction.
3) and two sets of upper and lower radial position sensor units (24) and (25) for detecting the positions of the rotating body (5) in the X-axis direction and the Y-axis direction.
【0025】アキシアル磁気軸受(6)は、回転体(5)の下
部に一体に形成されたフランジ部(5a)をZ軸方向の両側
から挟むように配置されて回転体(5)を磁気吸引する1
対のアキシアル電磁石(26a)(26b)を備えている。アキシ
アル電磁石は、符号(26)で総称する。1対のアキシアル
電磁石(26)には、同じ特性のものが使用される。The axial magnetic bearing (6) is arranged so as to sandwich the flange portion (5a) formed integrally with the lower portion of the rotating body (5) from both sides in the Z-axis direction, and magnetically attracts the rotating body (5). Do 1
It has a pair of axial electromagnets (26a) (26b). Axial electromagnets are collectively designated by reference numeral (26). The pair of axial electromagnets (26) having the same characteristics are used.
【0026】アキシアル位置センサ(23)は、回転体(5)
の下端面にZ軸方向の下側から対向するように配置さ
れ、回転体(5)の下端面とのギャップの大きさに比例す
る距離信号を出力する。The axial position sensor (23) includes a rotating body (5).
Is arranged so as to face the lower end surface of the rotating body 5 from the lower side in the Z-axis direction, and outputs a distance signal proportional to the size of the gap with the lower end surface of the rotating body (5).
【0027】2組のラジアル磁気軸受(7)(8)は、アキシ
アル磁気軸受(6)の上側において上下方向に所定の間隔
をおいて配置されており、これらの間にモータ(10)が配
置されている。上部ラジアル磁気軸受(7)は、回転体(5)
をX軸方向の両側から挟むように配置されて回転体(5)
を磁気吸引する1対の上部ラジアル電磁石(27a)(27b)、
および回転体(5)をY軸方向の両側から挟むように配置
されて回転体(5)を磁気吸引する1対の上部ラジアル電
磁石(27c)(27d)を備えている。これらのラジアル電磁石
は、符号(27)で総称する。同様に、下部ラジアル電磁石
(8)も、2対の下部ラジアル電磁石(28a)(28b)(28c)(28
d)を備えている。これらのラジアル電磁石も、符号(28)
で総称する。ラジアル軸受(27)(28)についても、少なく
とも同一制御軸の1対の電磁石には、同じ特性のものが
使用される。好ましくは、全てのラジアル電磁石(27)(2
8)に同じ特性のものが使用される。The two sets of radial magnetic bearings (7), (8) are arranged above the axial magnetic bearing (6) at a predetermined interval in the vertical direction, and the motor (10) is arranged between them. Has been done. The upper radial magnetic bearing (7) is a rotating body (5).
The rotating body (5) is arranged so as to sandwich it from both sides in the X-axis direction.
Pair of upper radial electromagnets (27a) (27b) that magnetically attract
And a pair of upper radial electromagnets (27c) (27d) which are arranged so as to sandwich the rotating body (5) from both sides in the Y-axis direction and magnetically attract the rotating body (5). These radial electromagnets are collectively referred to by the numeral (27). Similarly, lower radial electromagnet
(8) also has two pairs of lower radial electromagnets (28a) (28b) (28c) (28
d) is equipped. These radial electromagnets also have the code (28)
Collectively. As for the radial bearings (27) and (28), at least a pair of electromagnets having the same control shaft have the same characteristics. Preferably, all radial electromagnets (27) (2
The same characteristics are used for 8).
【0028】上部ラジアル位置センサユニット(24)は、
上部ラジアル磁気軸受(7)の近傍に配置されており、X
軸方向の電磁石(27a)(27b)の近傍においてX軸方向の両
側から回転体(5)を挟むように配置された1対の上部ラ
ジアル位置センサ(29a)(29b)、およびY軸方向の電磁石
(27c)(27d)の近傍においてY軸方向の両側から回転体
(5)を挟むように配置された1対の上部ラジアル位置セ
ンサ(29c)(29d)を備えている。これらのラジアル位置セ
ンサは、符号(29)で総称する。同様に、下部ラジアル位
置センサユニット(25)は、下部ラジアル磁気軸受(8)の
近傍に配置されており、2対の下部ラジアル位置センサ
(30a)(30b)(30c)(30d)を備えている。これらのラジアル
位置センサも、符号(30)で総称する。各ラジアル変位セ
ンサ(29)(30)は、回転体(5)の外周面とのギャップの大
きさに比例する信号を出力する。The upper radial position sensor unit (24) is
It is located near the upper radial magnetic bearing (7) and
A pair of upper radial position sensors (29a) (29b) arranged to sandwich the rotating body (5) from both sides in the X-axis direction in the vicinity of the electromagnets (27a) (27b) in the axial direction, and in the Y-axis direction. electromagnet
(27c) (27d) near the rotating body from both sides in the Y-axis direction
It has a pair of upper radial position sensors (29c) and (29d) arranged so as to sandwich (5). These radial position sensors are collectively referred to by the reference numeral (29). Similarly, the lower radial position sensor unit (25) is arranged in the vicinity of the lower radial magnetic bearing (8), and two pairs of lower radial position sensors are arranged.
(30a) (30b) (30c) (30d) are provided. These radial position sensors are also collectively referred to by the reference numeral (30). Each radial displacement sensor (29) (30) outputs a signal proportional to the size of the gap with the outer peripheral surface of the rotating body (5).
【0029】電磁石(26)(27)(28)および位置センサ(23)
(29)(30)は、ケーシング(4)に固定されている。Electromagnets (26) (27) (28) and position sensor (23)
(29) and (30) are fixed to the casing (4).
【0030】上部保護軸受(11)は、たとえば深みぞ玉軸
受などの転がり軸受よりなり、ラジアル荷重を受けられ
るようになっている。軸受(11)の外輪(11a)はケーシン
グ(4)に固定され、内輪(11b)は回転体(5)の外周面に適
当なギャップをあけて対向するように配置されている。
下部保護軸受(12)は、たとえば深みぞ玉軸受などの転が
り軸受よりなり、アキシアル荷重とラジアル荷重の両方
を受けられるようになっている。この軸受(12)の外輪(1
2a)はケーシング(4)に固定され、内輪(12b)が回転体(5)
の外周面に形成された環状みぞ(17)の部分にアキシアル
方向およびラジアル方向に適当なギャップをあけて臨ま
せられている。そして、下部軸受(12)の内輪(12b)と回
転体(4)との間のアキシアル方向のギャップの大きさに
より、回転体(5)のアキシアル方向の可動範囲が規制さ
れ、各軸受(11)(12)の内輪(11b)(12b)と回転体(5)との
間のラジアル方向のギャップの大きさにより、回転体
(5)のラジアル方向の可動範囲が規制される。そして、
回転体(2)が可動範囲の極限位置において保護軸受(11)
(12)により支持されている状態でも、回転体(5)と電磁
石(26)(27)(28)および位置センサ(23)(29)(30)との間に
はギャップがあり、回転体(5)は電磁石(26)(27)(28)お
よび位置センサ(23)(29)(30)に接触することはない。The upper protective bearing (11) is formed of a rolling bearing such as a deep groove ball bearing and can receive a radial load. The outer ring (11a) of the bearing (11) is fixed to the casing (4), and the inner ring (11b) is arranged so as to face the outer peripheral surface of the rotating body (5) with an appropriate gap.
The lower protective bearing (12) is formed of a rolling bearing such as a deep groove ball bearing, and is capable of receiving both axial load and radial load. The outer ring (1
2a) is fixed to the casing (4) and the inner ring (12b) is the rotating body (5).
The annular groove (17) formed on the outer peripheral surface of the is faced with appropriate gaps in the axial direction and the radial direction. Then, the axial movable range of the rotating body (5) is restricted by the size of the axial gap between the inner ring (12b) of the lower bearing (12) and the rotating body (4), and each bearing (11 ) (12) inner ring (11b) (12b) and the rotating body (5) by the size of the radial gap between the rotating body
The movable range in the radial direction of (5) is restricted. And
Protective bearing (11) at the extreme position of rotating body (2)
Even when supported by (12), there is a gap between the rotating body (5) and the electromagnets (26) (27) (28) and the position sensors (23) (29) (30), (5) does not touch the electromagnets (26) (27) (28) and the position sensors (23) (29) (30).
【0031】コントローラ(2)の変位演算部(13)は、位
置検出部(9)の各位置センサ(23)(29)(30)を駆動し、各
位置センサ(23)(29)(30)の出力である距離信号に基づい
て、回転体(5)のZ軸方向の変位、ならびに上下のラジ
アル位置センサユニット(24)(25)の部分におけるX軸方
向およびY軸方向の変位を演算し、その演算結果である
変位検出信号をAD変換器(20)を介してDSP(18)に出
力する。位置検出部(9)および変位演算部(13)により、
回転体(5)の各制御軸方向の変位を検出する変位検出手
段としての変位検出装置が構成されている。The displacement calculation unit (13) of the controller (2) drives the position sensors (23), (29) and (30) of the position detection unit (9) to drive the position sensors (23), (29) and (30). ), The displacement of the rotating body (5) in the Z-axis direction and the displacements of the upper and lower radial position sensor units (24) (25) in the X-axis direction and the Y-axis direction are calculated. Then, the displacement detection signal as the calculation result is output to the DSP (18) via the AD converter (20). By the position detector (9) and displacement calculator (13),
A displacement detection device is configured as a displacement detection means for detecting the displacement of the rotating body (5) in each control axis direction.
【0032】DSP(18)は、各制御軸について、AD変
換器(20)から入力する回転体(5)の変位を表わすディジ
タル変位検出信号に基づいて、各磁気軸受(6)(7)(8)の
各電磁石(26)(27)(28)に対する電磁石制御信号をDA変
換器(21)を介して電磁石駆動回路(14)に出力する。そし
て、電磁石駆動回路(14)は、DSP(18)からの電磁石制
御信号に基づく励磁電流を対応する磁気軸受(6)(7)(8)
の電磁石(26)(27)(28)に供給し、これにより、回転体
(5)が所定の目標浮上位置に非接触支持される。DSP
(18)により、変位検出手段からの変位検出信号に基づい
て各磁気軸受(6)(7)(8)の電磁石(26)(27)(28)に対する
電磁石制御信号を出力するする電磁石制御手段としての
電磁石制御装置が構成されている。The DSP (18) for each control shaft, based on the digital displacement detection signal representing the displacement of the rotating body (5) input from the AD converter (20), each magnetic bearing (6) (7) ( The electromagnet control signal for each electromagnet (26) (27) (28) in 8) is output to the electromagnet drive circuit (14) via the DA converter (21). Then, the electromagnet drive circuit (14) responds to the exciting current based on the electromagnet control signal from the DSP (18), and the corresponding magnetic bearings (6) (7) (8)
Supply to the electromagnets (26) (27) (28) of the
(5) is supported in a predetermined target floating position in a non-contact manner. DSP
(18), an electromagnet control means for outputting an electromagnet control signal to the electromagnets (26) (27) (28) of each magnetic bearing (6) (7) (8) based on the displacement detection signal from the displacement detection means. The electromagnet control device is configured as follows.
【0033】DSP(18)は、また、モータ(10)に対する
回転速度指令信号をモータ駆動回路(15)に出力する。モ
ータ駆動回路(15)は、インバータなどを備えており、回
転速度指令信号に基づいて、モータ(10)の回転速度を制
御する。そして、その結果、回転体(5)が、磁気軸受(6)
(7)(8)により目標浮上位置に非接触支持された状態で、
モータ(10)により高速回転させられる。The DSP (18) also outputs a rotation speed command signal to the motor (10) to the motor drive circuit (15). The motor drive circuit (15) includes an inverter and the like, and controls the rotation speed of the motor (10) based on the rotation speed command signal. As a result, the rotating body (5) is replaced by the magnetic bearing (6).
(7) With non-contact support at the target floating position by (8),
It is rotated at high speed by the motor (10).
【0034】図4は、機械本体(1)およびコントローラ
(2)の構成のうち、上側X軸方向の制御に関する部分だ
けを示したものである。FIG. 4 shows a machine body (1) and a controller.
Of the configuration of (2), only the part related to control in the upper X-axis direction is shown.
【0035】図4に示すように、変位演算部(13)には、
1対のラジアル位置センサ(29a)(29b)にそれぞれ対応す
る2つのセンサ回路(31a)(31b)、発振駆動用アンプ(32)
および差動アンプ(33)が設けられている。DSP(18)に
は、PID制御部(34)、加算部(35)、減算部(36)および
駆動用発振部(37)が設けられている。DSP(18)は、実
際は、プログラムにより作動するが、図4には、その機
能をブロックで示している。制御部(34)と駆動用発振部
(37)により、位置センサ駆動周波数を変更する駆動周波
数変更手段が構成されている。電磁石駆動回路(14)に
は、1対のラジアル電磁石(27a)(27b)にそれぞれ対応す
る2つの電力増幅器(38a)(38b)が設けられている。As shown in FIG. 4, the displacement calculator (13) includes
Two sensor circuits (31a) (31b) corresponding to the pair of radial position sensors (29a) (29b), respectively, and an oscillation drive amplifier (32)
And a differential amplifier (33). The DSP (18) is provided with a PID control unit (34), an addition unit (35), a subtraction unit (36), and a drive oscillation unit (37). The DSP (18) is actually operated by a program, but its function is shown as a block in FIG. Control unit (34) and drive oscillator
(37) constitutes drive frequency changing means for changing the position sensor drive frequency. The electromagnet drive circuit (14) is provided with two power amplifiers (38a) (38b) respectively corresponding to the pair of radial electromagnets (27a) (27b).
【0036】図5は、ラジアル位置センサ(29a)(29b)の
出力信号および変位演算部(13)の各部の信号を示してい
る。FIG. 5 shows the output signals of the radial position sensors (29a) (29b) and the signals of the respective parts of the displacement calculating section (13).
【0037】後述する変位検出装置の異常の有無のチェ
ック時および通常の磁気軸受装置運転時のいずれの場合
も、発振部(37)から所定の周波数の駆動信号Saが出力
される。この駆動信号Saは、発振駆動用アンプ(32)で
増幅されて2つのセンサ回路(31a)(31b)に供給され、さ
らに、センサ回路(31a)(31b)から対応するラジアル位置
センサ(29a)(29b)に供給される。これにより、各ラジア
ル位置センサ(29a)(29b)から、図5(a)に示すように、
回転体(5)とのギャップの大きさに対応した振幅の信号
Sb1、Sb2が出力される。各センサ回路(31a)(31b)で
は、各ラジアル位置センサ(29a)(29b)からの信号Sb1、
Sb2を整流することにより、図5(b)に示すような信号
Sc1、Sc2が得られ、さらに、これを平滑化することに
より、図5(c)に示すような信号Sd1、Sd2が得られ
る。これが、各センサ回路(31a)(31b)の出力信号である
距離信号Sd1、Sd2となり、差動アンプ(33)に送られ
る。差動アンプ(33)では、2つのセンサ回路(31a)(31b)
からの距離信号Sd1、Sd2の差を演算することにより、
図5(d)に示すように、回転体(5)の上側X軸方向の変位
に対応する変位検出信号Seが得られる。そして、この
変位検出信号Seが、AD変換器(20)を介して、DSP
(18)の制御部(34)に送られる。The oscillator 37 outputs a drive signal Sa of a predetermined frequency both when checking the presence or absence of abnormality in the displacement detecting device, which will be described later, and during normal magnetic bearing device operation. The drive signal Sa is amplified by the oscillation drive amplifier (32) and supplied to the two sensor circuits (31a) and (31b), and further, the corresponding radial position sensor (29a) from the sensor circuits (31a) and (31b). Supplied to (29b). As a result, from each radial position sensor (29a) (29b), as shown in FIG.
Signals Sb1 and Sb2 having an amplitude corresponding to the size of the gap with the rotating body (5) are output. In each sensor circuit (31a) (31b), the signal Sb1 from each radial position sensor (29a) (29b),
By rectifying Sb2, signals Sc1 and Sc2 as shown in FIG. 5 (b) are obtained, and by further smoothing them, signals Sd1 and Sd2 as shown in FIG. 5 (c) are obtained. . This becomes the distance signals Sd1 and Sd2 which are output signals of the sensor circuits (31a) and (31b) and are sent to the differential amplifier (33). The differential amplifier (33) has two sensor circuits (31a) (31b)
By calculating the difference between the distance signals Sd1 and Sd2 from
As shown in FIG. 5D, a displacement detection signal Se corresponding to the displacement of the rotating body (5) in the upper X-axis direction is obtained. This displacement detection signal Se is sent to the DSP via the AD converter (20).
It is sent to the control unit (34) of (18).
【0038】通常の磁気軸受装置運転時には、発振部(3
7)から所定の運転周波数foの駆動信号Saが出力され
る。そして、DSP(18)の制御部(34)では、変位演算部
(13)からの変位検出信号Seに基づいて、各ラジアル電
磁石(27a)(27b)に対する制御電流値が演算される。この
制御電流値が、加算部(35)において、一定のバイアス電
流値(定常電流値)と加算されて、第1のラジアル電磁
石(27a)に対する励磁電流値が演算され、これが、第1
のラジアル電磁石(27a)に対する電磁石制御信号とし
て、出力される。この電磁石制御信号は、DA変換器(2
1)によりアナログ値に変換されて、電磁石駆動回路(14)
の一方の電力増幅器(38a)に送られ、この電力増幅器(38
a)から第1のラジアル電磁石(27a)に励磁電流が供給さ
れる。一方、上記の制御電流値が、減算部(36)におい
て、上記バイアス電流値から減算されて、第2のラジア
ル電磁石(27b)に対する励磁電流値が演算され、これ
が、第2のラジアル電磁石(27b)に対する電磁石制御信
号として、出力される。この電磁石制御信号は、DA変
換器(21)によりアナログ値に変換されて、電磁石駆動回
路(14)の他方の電力増幅器(38b)に送られ、この電力増
幅器(38b)から第2のラジアル電磁石(27b)に励磁電流が
供給される。During normal operation of the magnetic bearing device, the oscillator (3
A drive signal Sa having a predetermined operation frequency fo is output from 7). Then, in the control unit (34) of the DSP (18), the displacement calculation unit
Based on the displacement detection signal Se from (13), the control current value for each radial electromagnet (27a) (27b) is calculated. This control current value is added to a constant bias current value (steady current value) in the adding section (35) to calculate the exciting current value for the first radial electromagnet (27a), which is the first
It is output as an electromagnet control signal to the radial electromagnet (27a). This electromagnet control signal is sent to the DA converter (2
Converted to analog value by 1) and electromagnet drive circuit (14)
One of the power amplifiers (38a)
An exciting current is supplied from a) to the first radial electromagnet (27a). On the other hand, the control current value is subtracted from the bias current value in the subtraction section (36) to calculate the exciting current value for the second radial electromagnet (27b), which is the second radial electromagnet (27b ) Is output as an electromagnet control signal. This electromagnet control signal is converted into an analog value by the DA converter (21) and sent to the other power amplifier (38b) of the electromagnet drive circuit (14), and this power amplifier (38b) outputs a second radial electromagnet. Excitation current is supplied to (27b).
【0039】上記の磁気軸受装置では、起動時すなわち
電源投入時に、DSP(18)により、変位検出装置の異常
の有無が調べられる。このチェックは、駆動用発振部(3
7)から出力する位置センサ駆動周波数を変更し、その前
後の変位演算部(13)の出力である変位検出信号Seの変
化を調べることにより行われる。なお、このチェック
は、好ましくは、DSP(18)から電磁石制御信号を出力
していない状態で行われる。In the above magnetic bearing device, when the power is turned on, that is, when the power is turned on, the DSP (18) checks whether or not the displacement detecting device is abnormal. This check is performed by the drive oscillator (3
This is performed by changing the position sensor drive frequency output from 7) and checking the change in the displacement detection signal Se which is the output of the displacement calculation unit (13) before and after that. It should be noted that this check is preferably performed while the electromagnet control signal is not being output from the DSP (18).
【0040】ラジアル位置センサ(29)(30)に関連する部
分の異常のチェックは、次のようにして行われる。The abnormality check of the parts related to the radial position sensors (29) and (30) is performed as follows.
【0041】図5は、位置センサ駆動周波数を2つの値
に変更したときのラジアル位置センサ(29a)(29b)の出力
信号および変位演算部(13)の各部の信号を示している。FIG. 5 shows the output signals of the radial position sensors (29a) (29b) and the signals of the respective parts of the displacement calculator (13) when the position sensor drive frequency is changed to two values.
【0042】図5に示すように、位置センサ駆動周波数
を変更すると、各ラジアル位置センサ(29a)(29b)の出力
信号Sb1、Sb2の振幅が変化し、これにより、各センサ
回路(31a)(31b)からの距離信号Sd1、Sd2が変化するた
め、差動アンプ(33)の出力である変位検出信号Seも変
化する。As shown in FIG. 5, when the position sensor drive frequency is changed, the amplitudes of the output signals Sb1 and Sb2 of the radial position sensors (29a) and (b) are changed, whereby the sensor circuits (31a) ( Since the distance signals Sd1 and Sd2 from 31b) change, the displacement detection signal Se which is the output of the differential amplifier (33) also changes.
【0043】図6は、位置センサ駆動周波数fを連続的
に変化させた場合の各センサ回路(31a)(31b)からの距離
信号Sd1、Sd2および差動アンプ(33)からの変位検出信
号Seの変化を示している。図6(a)は第1のセンサ回路
(31a)からの距離信号Sd1を、図6(b)は第2のセンサ回
路(31b)からの距離信号Sd2を、図6(c)は差動アンプ(3
3)からの変位検出信号Seをそれぞれ示している。FIG. 6 shows the distance signals Sd1 and Sd2 from the sensor circuits (31a) and (31b) and the displacement detection signal Se from the differential amplifier (33) when the position sensor drive frequency f is continuously changed. Shows the change. Figure 6 (a) shows the first sensor circuit
6 (b) shows the distance signal Sd1 from the second sensor circuit (31b), and FIG. 6 (c) shows the differential amplifier (3
The displacement detection signals Se from 3) are shown respectively.
【0044】DSP(18)から電磁石制御信号が出力され
ていない状態では、電磁石(27a)(27b)に励磁電流が供給
されておらず、回転体(5)は、保護軸受(11)(12)に支持
されて停止している。このため、通常は、回転体(5)と
ラジアル位置センサ(29a)(29b)の一方との間のギャップ
δは大きく、他方との間のギャップδは小さくなってい
る。図6の各図において、実線は回転体(5)と第1の位
置センサ(29a)とのギャップδが小さくて、第2の位置
センサ(29b)とのギャップδが大きいときの各出力信号
の変化を示している。When the electromagnet control signal is not output from the DSP (18), the exciting current is not supplied to the electromagnets (27a) (27b), and the rotor (5) is protected by the protective bearings (11) (12). ), And stopped. Therefore, normally, the gap δ between the rotating body (5) and one of the radial position sensors (29a) and (29b) is large, and the gap δ between the other is small. In each drawing of FIG. 6, the solid line indicates each output signal when the gap δ between the rotating body (5) and the first position sensor (29a) is small and the gap δ between the second position sensor (29b) is large. Shows the change.
【0045】たとえば、第1の位置センサ(29a)とのギ
ャップδが小さくて、第2の位置センサ(29b)とのギャ
ップδが大きい場合、図6(c)に実線で示すように、回
転体(5)の位置が一定であっても、位置センサ駆動周波
数fが変わると、差動アンプ(33)からの変位検出信号S
eは、回転体(5)の位置が変化した場合と同様に変化す
る。センサ駆動周波数fをf1からf2に変化させた場
合、変位検出信号Seは、Sx1からSx2に変化する。For example, when the gap δ with the first position sensor (29a) is small and the gap δ with the second position sensor (29b) is large, as shown by the solid line in FIG. Even if the position of the body (5) is constant, if the position sensor drive frequency f changes, the displacement detection signal S from the differential amplifier (33)
e changes in the same way as when the position of the rotating body (5) changes. When the sensor drive frequency f is changed from f1 to f2, the displacement detection signal Se changes from Sx1 to Sx2.
【0046】これに対し、たとえば位置センサ(27a)(27
b)の一方にケーブルの断線などの異常が生じている場
合、センサ回路(31a)(31b)のゲインに異常がある場合な
どには、センサ駆動周波数fを変化させたときの変位検
出信号Seの変化が小さくなる。また、たとえば両方の
位置センサ(27a)(27b)に断線などの異常が生じている場
合には、センサ駆動周波数fを変化させても、変位検出
信号Seは全く変化しない。On the other hand, for example, the position sensors (27a) (27
b) If there is an abnormality such as cable breakage on one side, or if there is an abnormality in the gain of the sensor circuits (31a) (31b), the displacement detection signal Se when the sensor drive frequency f is changed Changes less. Further, for example, when both position sensors (27a) and (27b) have abnormality such as disconnection, the displacement detection signal Se does not change at all even if the sensor drive frequency f is changed.
【0047】このため、センサ駆動周波数fを変更する
前後の変位検出信号Seを所定のしきい値と比較するこ
とにより、変位検出装置の異常の有無および異常の種類
を判断することができる。Therefore, by comparing the displacement detection signal Se before and after the sensor drive frequency f is changed with a predetermined threshold value, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the displacement detection device and the type of abnormality.
【0048】第1の位置センサ(29a)とのギャップδが
大きくて、第2の位置センサ(29b)とのギャップδが小
さい場合についても、同様である。The same applies when the gap δ with the first position sensor (29a) is large and the gap δ with the second position sensor (29b) is small.
【0049】図7は、上記のような変位検出装置の異常
判断処理の1例を示すフローチャートである。次に、こ
のフローチャートを参照して、処理の1例を説明する。FIG. 7 is a flow chart showing an example of the abnormality determination processing of the displacement detecting device as described above. Next, an example of the processing will be described with reference to this flowchart.
【0050】図7において、電源が投入されると、ま
ず、所定の初期化処理が行われ(S1)、発振部(37)からチ
ェック用の第1の駆動周波数f1の駆動信号Saが出力さ
れる(S2)。そして、そのときの差動アンプ(33)からの変
位検出信号Se1が検出されて、メモリに記憶される(S
3)。次に、発振部(37)からの駆動信号Saの駆動周波数
fが、f2に変更されて、出力され(S4)、そのときの変
位検出信号Se2が検出されて、メモリに記憶される(S
5)。次に、Se1とSe2の差ΔSe(=Se1−Se2)が演
算され(S6)、これが所定の許容範囲内にあるかどうかが
調べられる(S7)。S7において、差ΔSeが許容範囲内に
なければ、異常があると判断され、S8に進んで、異常信
号が出力される。なお、図7には示していないが、S2に
おいてSe1が所定の規定範囲内になかった場合、あるい
はS4においてSe2が所定の規定範囲内になかった場合に
も、異常があると判断され、同様の処理が行われる。S7
において、差ΔSeが許容範囲内にあった場合は、正常
であると判断され、S9に進んで、発振部(37)からの駆動
信号Saの駆動周波数fが運転用の駆動周波数foにセッ
トされ(S9)、電磁石制御信号の出力が開始される(S1
0)。In FIG. 7, when the power is turned on, first, a predetermined initialization process is performed (S1), and the driving signal Sa of the first driving frequency f1 for checking is output from the oscillating unit (37). (S2). Then, the displacement detection signal Se1 from the differential amplifier (33) at that time is detected and stored in the memory (S
3). Next, the drive frequency f of the drive signal Sa from the oscillator (37) is changed to f2 and output (S4), and the displacement detection signal Se2 at that time is detected and stored in the memory (S
Five). Next, the difference ΔSe (= Se1-Se2) between Se1 and Se2 is calculated (S6), and it is checked whether this is within a predetermined allowable range (S7). In S7, if the difference ΔSe is not within the allowable range, it is determined that there is an abnormality, the process proceeds to S8, and the abnormality signal is output. Although not shown in FIG. 7, if Se1 is not within the predetermined specified range in S2, or if Se2 is not within the predetermined specified range in S4, it is determined that there is an abnormality, and the same applies. Is processed. S7
In the case where the difference ΔSe is within the allowable range, it is determined to be normal, the process proceeds to S9, and the drive frequency f of the drive signal Sa from the oscillator (37) is set to the drive frequency fo for operation. (S9), the output of the electromagnet control signal is started (S1
0).
【0051】ラジアル位置センサユニット(24)(25)の他
の各対のラジアル位置センサ(29)(30)についても、同様
に、異常のチェックが行われる。Similarly, the radial position sensor units (24) and (25) are similarly checked for abnormality in the other radial position sensors (29) and (30).
【0052】図8は、位置センサ駆動周波数fを連続的
に変化させた場合のアキシアル位置センサ(23)に関する
変位演算部(13)からの変位検出信号の変化を示してい
る。FIG. 8 shows a change in the displacement detection signal from the displacement calculating section (13) regarding the axial position sensor (23) when the position sensor drive frequency f is continuously changed.
【0053】たとえば、位置センサ(23)とのギャップδ
が小さい場合、図8に実線で示すように、回転体(5)の
位置が一定であっても、位置センサ駆動周波数fが変わ
ると、変位検出信号は、回転体(5)の位置が変化した場
合と同様に変化する。センサ駆動周波数をf1からf2に
変化させた場合、変位演算部(13)の出力は、Sz1からS
z2に変化する。For example, the gap δ with the position sensor (23)
8 is small, as shown by the solid line in FIG. 8, even if the position of the rotating body (5) is constant, when the position sensor drive frequency f changes, the displacement detection signal indicates that the position of the rotating body (5) changes. It changes as if you did. When the sensor drive frequency is changed from f1 to f2, the output of the displacement calculator (13) changes from Sz1 to Sz.
Change to z2.
【0054】これに対し、たとえば位置センサ(23)にケ
ーブルの断線などの異常が生じている場合、センサ回路
のゲインに異常がある場合などには、センサ駆動周波数
fを変化させたときの変位検出信号の変化が小さくな
る。また、たとえば位置センサ(23)に断線などの異常が
生じている場合には、センサ駆動周波数fを変化させて
も、変位検出信号は全く変化しない。On the other hand, for example, when the position sensor (23) has an abnormality such as a cable disconnection or when the gain of the sensor circuit has an abnormality, the displacement when the sensor drive frequency f is changed. The change in the detection signal becomes small. Further, for example, when the position sensor (23) has an abnormality such as a wire break, the displacement detection signal does not change even if the sensor drive frequency f is changed.
【0055】このため、センサ駆動周波数fを変更する
前後の変位検出信号を所定のしきい値と比較することに
より、変位検出装置の異常の有無および異常の種類を判
断することができる。Therefore, by comparing the displacement detection signals before and after the sensor drive frequency f is changed with a predetermined threshold value, it is possible to determine the presence / absence of abnormality of the displacement detection device and the type of abnormality.
【0056】位置センサ(23)とのギャップδが大きい場
合についても、同様である。The same applies when the gap δ with the position sensor (23) is large.
【0057】DSP(18)から電磁石制御信号が出力され
ていない状態では、電磁石(26a)(26b)に励磁電流が供給
されておらず、回転体(5)は、保護軸受(11)(12)に支持
されて停止している。回転体が水平に配置される横置き
型の磁気軸受装置では、位置センサ(23)とのギャップが
大きい場合、小さい場合、あるいはこれらの中間の場合
がある。これに対し、上記のような回転体(5)が鉛直に
配置された縦置き型の磁気軸受装置では、通常は、回転
体(5)は重力によって下限位置に停止しているため、位
置センサ(23)とのギャップは常に小さくなる。When the electromagnet control signal is not output from the DSP (18), the exciting current is not supplied to the electromagnets (26a) (26b), and the rotor (5) is protected by the protective bearings (11) (12). ), And stopped. In a horizontal type magnetic bearing device in which a rotating body is arranged horizontally, the gap with the position sensor (23) may be large, small, or somewhere in between. On the other hand, in the vertical type magnetic bearing device in which the rotating body (5) is arranged vertically as described above, normally, the rotating body (5) is stopped at the lower limit position by gravity, so the position sensor The gap with (23) is always small.
【0058】磁気軸受装置の構成は、上記実施形態のも
のに限らず、適宜変更可能である。たとえば、上記実施
形態には、回転体が固定部分であるケーシングの内側で
回転するインナーロータ型の磁気軸受装置を示したが、
この発明は、回転体が固定部分の外側で回転するアウタ
ロータ型の磁気軸受装置にも適用できる。The structure of the magnetic bearing device is not limited to that of the above-described embodiment, but can be changed appropriately. For example, in the above embodiment, the inner rotor type magnetic bearing device in which the rotating body rotates inside the casing that is the fixed portion is shown.
The present invention can also be applied to an outer rotor type magnetic bearing device in which a rotating body rotates outside a fixed portion.
【図1】図1は、この発明の実施形態を示す磁気軸受装
置の機械本体の主要部の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a machine body of a magnetic bearing device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図2は、同横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the same.
【図3】図3は、同磁気軸受装置の電気的構成の1例を
示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of the magnetic bearing device.
【図4】図4は、機械本体およびコントローラの1対の
ラジアル電磁石およびラジアル位置センサに関する部分
の電気的構成の1例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of a part relating to a pair of radial electromagnets and a radial position sensor of a machine body and a controller.
【図5】図5は、変位検出装置のチェック時の変位検出
装置の各部の信号を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing signals of respective parts of the displacement detection device when the displacement detection device is checked.
【図6】図6は、位置センサの駆動周波数を変えたとき
のラジアル位置センサの出力および変位演算部の出力の
変化を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing changes in the output of the radial position sensor and the output of the displacement calculator when the drive frequency of the position sensor is changed.
【図7】図7は、変位検出装置のチェック時の処理の1
例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart illustrating a process 1 at the time of checking the displacement detection device.
It is a flowchart which shows an example.
【図8】図8は、位置センサの駆動周波数を変えたとき
のアキシアル位置センサの出力の変化を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing changes in the output of the axial position sensor when the drive frequency of the position sensor is changed.
(5) 回転体 (6) アキシアル磁気軸受 (7)(8) ラジアル磁気軸受 (9) 位置検出部 (13) 変位演算部 (14) 電磁石駆動回路 (18) DSP (23) アキシアル位置センサ (26a)(26b) アキシアル電磁石 (27a)(27b)(27c)(27d) ラジアル電磁石 (28a)(28b)(28c)(28d) ラジアル電磁石 (29a)(29b)(29c)(29d) ラジアル位置センサ (30a)(30b)(30c)(30d) ラジアル位置センサ (37) 駆動用発振器 (5) Rotating body (6) Axial magnetic bearing (7) (8) Radial magnetic bearing (9) Position detector (13) Displacement calculator (14) Electromagnet drive circuit (18) DSP (23) Axial position sensor (26a) (26b) Axial electromagnet (27a) (27b) (27c) (27d) Radial electromagnet (28a) (28b) (28c) (28d) Radial electromagnet (29a) (29b) (29c) (29d) Radial position sensor (30a) (30b) (30c) (30d) Radial position sensor (37) Drive oscillator
Claims (2)
アル制御軸方向に磁気浮上させて非接触支持するための
複数の電磁石を有する複数組の磁気軸受、回転体のアキ
シアル制御軸方向およびラジアル制御軸方向の変位を検
出するための複数組の位置センサを有する変位検出手
段、変位検出手段からの変位検出信号に基づいて磁気軸
受の電磁石に対する電磁石制御信号を出力する電磁石制
御手段、ならびに電磁石制御信号を入力として電磁石に
励磁電流を供給する電磁石駆動手段を備えている磁気軸
受装置において、 電磁石制御手段が、変位検出手段の位置センサ駆動周波
数を変更する駆動周波数変更手段を備え、駆動周波数を
変更して、その前後の変位検出手段からの変位検出信号
の変化から変位検出手段の異常を判断するものであるこ
とを特徴とする磁気軸受装置。1. A plurality of sets of magnetic bearings having a plurality of electromagnets for magnetically levitating the rotor in the axial control axis direction and the radial control axis direction and supporting it in a non-contact manner, the axial control axial direction of the rotor and the radial control shaft. A displacement detection means having a plurality of sets of position sensors for detecting the displacement in the direction, an electromagnet control means for outputting an electromagnet control signal to the electromagnet of the magnetic bearing based on the displacement detection signal from the displacement detection means, and an electromagnet control signal. In a magnetic bearing device provided with an electromagnet drive means for supplying an exciting current to an electromagnet as an input, the electromagnet control means is provided with drive frequency changing means for changing the position sensor drive frequency of the displacement detecting means, and the drive frequency is changed. Detecting the abnormality of the displacement detection means from the change of the displacement detection signal from the displacement detection means before and after that. Magnetic bearing device characterized by.
は電磁石制御信号を出力せずに、この間に、駆動周波数
を変更して、その前後の変位検出手段からの変位検出信
号の変化から変位検出手段の異常を判断するものである
ことを特徴とする請求項1の磁気軸受装置。2. The electromagnet control means does not output the electromagnet control signal for a predetermined time after the power is turned on, and during this period, the drive frequency is changed so that the displacement detection signal from the displacement detection means before and after the drive frequency is changed. The magnetic bearing device according to claim 1, wherein the magnetic bearing device is for determining an abnormality of the displacement detecting means.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103122931A (en) * | 2011-11-21 | 2013-05-29 | 上海航天控制工程研究所 | Drive and control circuit used in magnetic levitation wind-driven generator |
| JP2014137116A (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Shimadzu Corp | Magnetic bearing device and vacuum pump |
| CN109340260A (en) * | 2018-12-05 | 2019-02-15 | 长沙市开启时代电子有限公司 | A kind of double anti-complementary electrical excitation controllers of suspension of five-freedom degree magnetic bearing |
| KR20190045724A (en) * | 2017-10-24 | 2019-05-03 | 엘지전자 주식회사 | Magnetic bearing control apparatus, control method and high speed rotating motor using the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342479A (en) * | 1986-08-07 | 1988-02-23 | Yokogawa Electric Corp | Fault isolation diagnosis device |
| JPS6396315A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Secoh Giken Inc | Magnetic bearing device |
| JPH07266197A (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-17 | Saisu:Kk | Device-cum-sensor, grinding attachment-cum-sensor and sensor unit |
| JPH11287246A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Koyo Seiko Co Ltd | Control type magnetic bearing device |
-
2001
- 2001-09-12 JP JP2001275864A patent/JP2003083330A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342479A (en) * | 1986-08-07 | 1988-02-23 | Yokogawa Electric Corp | Fault isolation diagnosis device |
| JPS6396315A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Secoh Giken Inc | Magnetic bearing device |
| JPH07266197A (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-17 | Saisu:Kk | Device-cum-sensor, grinding attachment-cum-sensor and sensor unit |
| JPH11287246A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Koyo Seiko Co Ltd | Control type magnetic bearing device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103122931A (en) * | 2011-11-21 | 2013-05-29 | 上海航天控制工程研究所 | Drive and control circuit used in magnetic levitation wind-driven generator |
| JP2014137116A (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Shimadzu Corp | Magnetic bearing device and vacuum pump |
| KR20190045724A (en) * | 2017-10-24 | 2019-05-03 | 엘지전자 주식회사 | Magnetic bearing control apparatus, control method and high speed rotating motor using the same |
| KR102047876B1 (en) * | 2017-10-24 | 2019-12-02 | 엘지전자 주식회사 | Magnetic bearing control apparatus, control method and high speed rotating motor using the same |
| US11306777B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-04-19 | Lg Electronics Inc. | Magnetic bearing control apparatus, control method and high speed rotating motor using the same |
| CN109340260A (en) * | 2018-12-05 | 2019-02-15 | 长沙市开启时代电子有限公司 | A kind of double anti-complementary electrical excitation controllers of suspension of five-freedom degree magnetic bearing |
| CN109340260B (en) * | 2018-12-05 | 2023-09-26 | 湖南开启时代科技股份有限公司 | A five-degree-of-freedom magnetic suspension bearing dual anti-complementary electric excitation controller |
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