徑向控制器以及應(yīng)用了該徑向控制器的磁軸承裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠應(yīng)對(duì)與安裝姿勢(shì)相應(yīng)的負(fù)軸承剛度的變化的徑向控制器。應(yīng)用于利用各電磁體(4a、5a)使旋轉(zhuǎn)體(2)懸浮來(lái)支承該旋轉(zhuǎn)體(2)的磁軸承裝置(1)的徑向控制器(10A)具備：徑向控制電路(11)，其用于控制旋轉(zhuǎn)體(2)的軸線(Ax)在徑向上的位移；負(fù)軸承剛度消除電路(12)，其與該電路(11)并聯(lián)連接，輸出與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào)；各轉(zhuǎn)換器(61、62、63、64)，其基于由這些各電路(11、12)輸出的信號(hào)來(lái)輸出用于控制各電磁體(4a、5a)的電流值；各濾波器(76、77、78、79)，其從電流值中提取DC成分；各運(yùn)算器(81、82、83、84)，其基于所提取出的DC成分以及各電磁體(4a、5a)的偏置電流(I0)來(lái)計(jì)算校正系數(shù)(C)；以及各乘法器(55、56、57、58)，其使所計(jì)算出的校正系數(shù)(C)與由負(fù)軸承剛度消除電路(12)輸出的信號(hào)相乘。
【專利說(shuō)明】徑向控制器以及應(yīng)用了該徑向控制器的磁軸承裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于用于支承旋轉(zhuǎn)體的磁軸承裝置的徑向控制器以及該磁軸承裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知應(yīng)用于磁軸承裝置的徑向控制器，該磁軸承裝置利用對(duì)置的電磁體的吸引作用來(lái)使旋轉(zhuǎn)體懸浮以支承該旋轉(zhuǎn)體。作為這種徑向控制器，已知一種設(shè)置有用于消除負(fù)軸承剛度的負(fù)軸承剛度消除電路的徑向控制器，該負(fù)軸承剛度是電磁體與旋轉(zhuǎn)體越接近則吸引力越增加的負(fù)剛度(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-63005號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0005]專利文獻(xiàn)I的徑向控制器在如大型的發(fā)電用渦輪的轉(zhuǎn)子那樣姿勢(shì)(以使軸水平的方式)被固定的情況等的、在徑向電磁體的穩(wěn)定負(fù)荷固定而徑向電磁體的負(fù)軸承剛度固定的情況下有效。但是，一般來(lái)說(shuō)負(fù)軸承剛度會(huì)根據(jù)電磁體的穩(wěn)定負(fù)荷的狀態(tài)而發(fā)生變化。而且，如渦輪分子泵那樣的小型設(shè)備的安裝姿勢(shì)是根據(jù)使用者不同而各種各樣的。因此，根據(jù)安裝姿勢(shì)不同，既存在以使軸水平的方式進(jìn)行安裝的情況，也存在以使軸垂直的方式進(jìn)行安裝的情況。而且，根據(jù)安裝姿勢(shì)不同，電磁體的穩(wěn)定負(fù)荷不同，因此會(huì)與安裝姿勢(shì)相應(yīng)地產(chǎn)生不同的負(fù)軸承剛度。因此，在如專利文獻(xiàn)I那樣的徑向控制器中，需要與安裝姿勢(shì)相應(yīng)地設(shè)定用于解除負(fù)軸承剛度的影響的負(fù)軸承剛度消除電路。
[0006]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠應(yīng)對(duì)與安裝姿勢(shì)相應(yīng)的負(fù)軸承剛度的變化的徑向控制器以及應(yīng)用了該徑向控制器的磁軸承裝置。
_7] 用于解決問(wèn)題的方案
[0008]本發(fā)明的第一徑向控制器應(yīng)用于利用電磁體使旋轉(zhuǎn)體懸浮來(lái)支承該旋轉(zhuǎn)體的磁軸承裝置，該徑向控制器具備:徑向控制電路，其用于控制上述旋轉(zhuǎn)體的軸線在徑向上的位移；負(fù)軸承剛度消除電路，其與上述徑向控制電路并聯(lián)連接，輸出與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào)；電流值指示單元，其基于由上述徑向控制電路輸出的信號(hào)以及由上述負(fù)軸承剛度消除電路輸出的與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào)，來(lái)輸出用于控制上述電磁體的電流值；DC成分提取單元，其從由上述電流值指示單元輸出的電流值中提取DC成分；校正系數(shù)計(jì)算單元，其基于由上述DC成分提取單元提取出的DC成分以及上述電磁體的偏置電流來(lái)計(jì)算校正系數(shù)；以及系數(shù)相乘單元，其使由上述校正系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的上述校正系數(shù)與由上述負(fù)軸承剛度消除電路輸出的信號(hào)相乘。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一徑向控制器，使與DC成分(直流成分)相應(yīng)的校正系數(shù)與有關(guān)負(fù)軸承剛度的信號(hào)相乘，利用相乘結(jié)果，輸出用于控制電磁體的電流值。也就是說(shuō)，DC成分的變化被反映到所輸出的電流值中。根據(jù)負(fù)軸承剛度的變化，由徑向控制電路輸出的電流值的DC成分發(fā)生變化，因此能夠?qū)⒇?fù)軸承剛度的變化反映到用于控制電磁體的電流值中。由此，能夠與負(fù)軸承剛度的變化相應(yīng)地控制電磁體，因此能夠應(yīng)對(duì)與各種各樣的安裝姿勢(shì)相應(yīng)的負(fù)軸承剛度的變化來(lái)支承旋轉(zhuǎn)體。因此，例如能夠抑制由于將與旋轉(zhuǎn)體的軸線為水平或垂直的姿勢(shì)對(duì)應(yīng)的裝置安裝成相反的姿勢(shì)而產(chǎn)生的懸浮控制的不穩(wěn)定等。
[0010]在本發(fā)明的第一徑向控制器的一個(gè)方式中，在將上述DC成分設(shè)為idc、將上述偏置電流設(shè)為10、將上述校正系數(shù)設(shè)為C的情況下，上述校正系數(shù)計(jì)算單元也可以利用下式來(lái)計(jì)算上述校正系數(shù)。在這種情況下，能夠計(jì)算出更適當(dāng)?shù)男Ｕ禂?shù)。
[0011][數(shù)I]
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種徑向控制器，應(yīng)用于利用電磁體使旋轉(zhuǎn)體懸浮來(lái)支承該旋轉(zhuǎn)體的磁軸承裝置，該徑向控制器具備: 徑向控制電路，其用于控制上述旋轉(zhuǎn)體的軸線在徑向上的位移； 負(fù)軸承剛度消除電路，其與上述徑向控制電路并聯(lián)連接，輸出與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào); 電流值指示單元，其基于由上述徑向控制電路輸出的信號(hào)以及由上述負(fù)軸承剛度消除電路輸出的與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào)，來(lái)輸出用于控制上述電磁體的電流值； DC成分提取單元，其從由上述電流值指示單元輸出的電流值中提取DC成分； 校正系數(shù)計(jì)算單元，其基于由上述DC成分提取單元提取出的DC成分以及上述電磁體的偏置電流來(lái)計(jì)算校正系數(shù)；以及 系數(shù)相乘單元，其使由上述校正系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的上述校正系數(shù)與由上述負(fù)軸承剛度消除電路輸出的信號(hào)相乘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向控制器，其特征在于， 在將上述DC成分設(shè)為i dc、將上述偏置電流設(shè)為10、將上述校正系數(shù)設(shè)為C的情況下，上述校正系數(shù)計(jì)算單元利用下式來(lái)計(jì)算上述校正系數(shù)， [數(shù)I]
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向控制器，其特征在于， 還具備存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)由上述校正系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的上述校正系數(shù)， 上述系數(shù)相乘單元利用上述存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的上述校正系數(shù)來(lái)執(zhí)行上述相乘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的徑向控制器，其特征在于， 上述存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)有上述校正系數(shù)的初始值， 在上述旋轉(zhuǎn)體的懸浮開(kāi)始時(shí)，上述系數(shù)相乘單元在上述相乘中利用上述存儲(chǔ)裝置所存儲(chǔ)的初始值，在從上述旋轉(zhuǎn)體的懸浮開(kāi)始起經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間之后，上述系數(shù)相乘單元在上述相乘中利用由上述校正系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的上述校正系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的徑向控制器，其特征在于， 還具備允許單元，該允許單元控制由上述DC成分提取單元執(zhí)行的提取和由上述校正系數(shù)計(jì)算單元執(zhí)行的計(jì)算中的至少任一方的允許和不允許， 上述允許單元以如下方式進(jìn)行控制:在從上述旋轉(zhuǎn)體的懸浮開(kāi)始起經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間之前不允許由上述DC成分提取單元執(zhí)行提取和由上述校正系數(shù)計(jì)算單元執(zhí)行計(jì)算，在經(jīng)過(guò)上述規(guī)定時(shí)間之后允許由上述DC成分提取單元執(zhí)行提取和由上述校正系數(shù)計(jì)算單元執(zhí)行計(jì)算， 在通過(guò)上述允許單元允許了由上述DC成分提取單元執(zhí)行提取和由上述校正系數(shù)計(jì)算單元執(zhí)行計(jì)算以后，上述系數(shù)相乘單元利用由上述校正系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算并存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置中的校正系數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)在從上述旋轉(zhuǎn)體的懸浮開(kāi)始起經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間之后由上述校正系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算出的上述校正系數(shù)的利用。
6.一種徑向控制器，應(yīng)用于利用電磁體使旋轉(zhuǎn)體懸浮來(lái)支承該旋轉(zhuǎn)體的磁軸承裝置，該徑向控制器具備: 徑向控制電路，其用于控制上述旋轉(zhuǎn)體的軸線在徑向上的位移； 負(fù)軸承剛度消除電路，其與上述徑向控制電路并聯(lián)連接，輸出與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào); 電流值指示單元，其基于由上述徑向控制電路輸出的信號(hào)以及由上述負(fù)軸承剛度消除電路輸出的與負(fù)軸承剛度有關(guān)的信號(hào)，來(lái)輸出用于控制上述電磁體的電流值； 校正系數(shù)存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)與上述旋轉(zhuǎn)體的軸線的設(shè)置姿勢(shì)分別相應(yīng)的多個(gè)校正系數(shù)； 系數(shù)區(qū)分單元，其對(duì)與上述旋轉(zhuǎn)體的軸線的設(shè)置姿勢(shì)分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)校正系數(shù)中的特定的校正系數(shù)附加用于與其它校正系數(shù)進(jìn)行區(qū)分的信息； 特定系數(shù)存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)上述特定的校正系數(shù)；以及 系數(shù)相乘單元，其使上述特定系數(shù)存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ)的上述特定的校正系數(shù)與由上述負(fù)軸承剛度消除電路輸出的信號(hào)相乘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的徑向控制器，其特征在于，具備: DC成分提取單元，其從由上述電流值指示單元輸出的電流值中提取DC成分； 成分基準(zhǔn)值存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)與上述旋轉(zhuǎn)體的軸線的設(shè)置姿勢(shì)分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)DC成分的基準(zhǔn)值； 基準(zhǔn)值區(qū)分單元，其對(duì)多個(gè)上述基準(zhǔn)值中的特定的基準(zhǔn)值附加用于與其它基準(zhǔn)值進(jìn)行區(qū)分的信息； 特定基準(zhǔn)值存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)上述特定的基準(zhǔn)值；以及 比較單元，其將由上述DC成分提取單元提取出的DC成分與上述特定基準(zhǔn)值存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ)的上述特定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在滿足規(guī)定的條件的情況下輸出不使上述旋轉(zhuǎn)體開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的徑向控制器，其特征在于， 上述比較單元在將由上述DC成分提取單元提取出的DC成分與上述特定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較所得的結(jié)果中包括由上述DC成分提取單元提取出的DC成分超過(guò)了上述特定的基準(zhǔn)值這樣的結(jié)果的情況下，認(rèn)為滿足上述規(guī)定的條件而輸出上述控制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中的任一項(xiàng)所述的徑向控制器，其特征在于， 作為上述DC成分提取單元，利用截止頻率為IHz以下的低通濾波器。
10.一種磁軸承裝置，具備根據(jù)權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的徑向控制器。
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK103732931SQ201280038317
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】大林哲郎, 渡邊光德 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大阪真空機(jī)器制作所