磁轴承控制装置及真空泵制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁轴承控制装置及真空泵。本发明专利技术的磁轴承控制装置包括：电流旋转成分运算部(60)，针对至少一轴的磁轴承，算出电流旋转频率成分相对于基准旋转信号的相位φ2及振幅值；位移旋转成分运算部(62)，算出位移旋转频率成分相对于基准旋转信号的相位φ1及振幅值；以及电流直流成分运算部(61)，算出由位移旋转频率成分所产生的力被由电流旋转频率成分所产生的力抵消的情况下，电流旋转频率成分的振幅与位移旋转频率成分的振幅之比I_D，并且，以相位φ2与将相位φ1加上相位值180度所得的值相等，且电流旋转频率成分的振幅值与位移旋转频率成分和比I_D之积相等的方式进行反馈控制。

Magnetic Bearing Control Device and Vacuum Pump

The invention provides a magnetic bearing control device and a vacuum pump. The magnetic bearing control device of the present invention comprises a current rotating component calculation unit (60), which calculates the phase_2 and amplitude of the current rotating frequency component relative to the reference rotating signal for at least one axis of the magnetic bearing, a displacement rotating component calculation unit (62), a displacement rotating frequency component relative to the reference rotating signal phase_1 and an amplitude value, and a current direct current component calculation unit (61). When the force generated by the rotating frequency component of displacement is offset by the force generated by the rotating frequency component of current, the ratio of the amplitude of the rotating frequency component of current to the amplitude of the rotating frequency component of displacement I_D is calculated, and the amplitude of the rotating frequency component of current to the amplitude of the rotating frequency component of displacement I_D is the same as that obtained by adding the phase I to the phase value 180 degrees, and the amplitude and ratio of the rotating frequency component of current to the rotating frequency component of displacement I _ The product of D is equally controlled by feedback.

【技术实现步骤摘要】
磁轴承控制装置及真空泵
本专利技术涉及一种磁轴承控制装置及真空泵。
技术介绍
对于经控制式磁轴承磁浮支持的转子(rotor)来说，若转子存在不平衡(unbalance)则会产生由此所引起的旋转频率成分的振动，此振动因电磁石力的反作用而被传递到定子(stator)侧。专利文献1中记载了一种磁轴承装置，此磁轴承装置能减少此种在定子侧传递的不理想的振动。专利文献1所记载的磁轴承装置中，将从应用于悬浮控制的位移信号中消除旋转频率成分所得的信号输入到磁浮控制器中，生成励磁电流的控制信号，由此将电磁石励磁电流所含的旋转频率成分的电流除去。进而，针对磁浮控制器的输出信号，加上、减去用于减少因转子位移的旋转成分所产生的电磁石力变动的信号，由此实现进一步的低振动化。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2017-075666号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的问题]此外，所述专利文献1所记载的技术中，对于为了减少因转子位移的旋转成分所产生的电磁石力变动而生成的信号，需要进行增益(gain)及相位的修正。然而，难以在磁浮控制器的输出信号中使旋转频率成分的信号残留完全为零。实际上大多情况下会残留，因此需要在出货前对每个机台进行增益变化、相位延迟的微调整。[解决问题的技术手段]本专利技术的优选实施方式的磁轴承控制装置包括：第一运算部，针对磁浮支持旋转轴的控制式磁轴承装置的至少一轴的磁轴承，算出所述磁轴承的励磁电流所含的电流旋转频率成分相对于基准旋转信号的电流旋转成分相位值及电流旋转成分振幅值；第二运算部，算出所述旋转轴的位移信号所含的位移旋转频率成分相对于基准旋转信号的位移旋转成分相位值及位移旋转成分振幅值；以及第三运算部，算出由所述位移旋转频率成分所产生的力被由所述电流旋转频率成分所产生的力抵消的情况下，所述电流旋转频率成分的振幅值与所述位移旋转频率成分的振幅值之比，并且，以所述电流旋转成分相位值与将所述位移旋转成分相位值加上相位值180度所得的值相等，且所述电流旋转频率成分的振幅值与所述位移旋转频率成分和所述比之积相等的方式进行反馈控制。进而优选的实施方式中包括：第一控制器，包含以所述加上相位值180度所得的值与所述电流旋转成分相位值的偏差作为输入的积分相应量；第二控制器，包含以所述位移旋转频率成分和所述比之积与所述电流旋转频率成分的振幅值的偏差作为输入的积分相应量；以及第四运算部，根据所述第一控制器的输出值及所述第二控制器的输出值而生成电流旋转成分正弦波信号，并且，利用所述电流旋转成分正弦波信号进行反馈控制。进而优选的实施方式中，所述至少一轴的磁轴承为进行所述旋转轴的径向方向的支持的二轴的径向磁轴承，所述第二运算部算出所述二轴的各轴方向的所述位移信号所含的位移旋转频率成分相对于基准旋转信号的位移旋转成分相位值及位移旋转成分振幅值。进而优选的实施方式中包括：第一控制器，包含以所述加上相位值180度所得的值与所述电流旋转成分相位值的偏差作为输入的积分相应量；第二控制器，包含以所述位移旋转频率成分和所述比之积与所述电流旋转频率成分的振幅值的偏差作为输入的积分相应量；以及第四运算部，根据所述第一控制器的输出值及所述第二控制器的输出值，生成电流旋转成分正弦波信号作为与所述二轴的径向磁轴承中的其中一个有关的反馈控制信号，并且生成电流旋转成分余弦波信号作为与所述二轴的径向磁轴承中的其中另一个有关的反馈控制信号。进而优选的实施方式中，所述第三运算部包括提取所述励磁电流的直流成分的提取部，根据所提取的所述直流成分而算出所述比。进而优选的实施方式中包括转换部，所述转换部根据来自检测所述旋转轴的悬浮位置位移的位移传感器的传感器信号，生成与磁轴承位置的位移相应的位移信号，所述第二运算部根据所述转换部所生成的位移信号而算出位移旋转成分相位值及位移旋转成分振幅值。本专利技术的优选实施方式的真空泵包括：泵转子，由电机旋转驱动；磁轴承装置，磁浮支持所述泵转子的旋转轴；以及所述实施方式的磁轴承控制装置，控制所述磁轴承装置。[专利技术的效果]根据本专利技术，能在不进行增益或相位调整的情况下实现低振动化。附图说明图1为表示具备磁轴承装置的涡轮分子泵的泵本体的概略构成的图。图2为表示控制装置的概略构成的方框图。图3为对作用于转子轴的力进行说明的图。图4为表示磁轴承控制系统的概略构成的方框图。图5为对位移转换处理进行说明的图。图6为表示振动减少控制的详细情况的方框图。图7为对电流旋转频率成分进行说明的图。图8为对变形例1进行说明的方框图。[符号的说明]1：涡轮分子泵1A：泵本体1B：控制装置3：泵转子4A、4B：径向磁轴承4C：轴向磁轴承5：转子轴33：传感器电路40：DC电源41：相反器42：电机43：励磁放大器44：控制部45：磁轴承电磁石50x1、50x2、50y1、50y2、51：位移传感器60：电流旋转成分运算部61：电流直流成分运算部62：位移旋转成分运算部64：振幅控制信号生成器65：相位控制信号生成部66：控制输出运算部417：磁浮控制器420：电机控制部442：位移转换部443：振动减少控制部611：低通滤波器具体实施方式以下，参照图对用于实施本专利技术的方式进行说明。图1为表示具备磁轴承装置的涡轮分子泵的概略构成的图。如图1所示那样，涡轮分子泵1是由泵本体1A及驱动控制泵本体1A的控制装置1B所构成。设于泵本体1A的泵转子3的转子轴5是由径向磁轴承4A、径向磁轴承4B及轴向磁轴承4C非接触地支持。径向磁轴承4A、径向磁轴承4B各自具备配置在转子轴5的径方向上的四个磁轴承电磁石。轴向磁轴承4C的磁轴承电磁石是以在轴方向上隔着推力盘(thrustdisk)10的方式配置，所述推力盘10固定在转子轴5的下部。转子轴5的位移是由径向方向的位移传感器50x1、位移传感器50y1、位移传感器50x2、位移传感器50y2及轴向方向的位移传感器51所检测。关于位移传感器50x1、位移传感器50y1、位移传感器50x2、位移传感器50y2、位移传感器51，可使用在传感器芯上卷绕线圈的构成的电感式位移传感器。经磁轴承旋转自如地磁浮支持的泵转子3是由电机42高速旋转驱动。关于电机42，可使用无刷直流(DirectCurrent，DC)电机等。此外，图1中示意性地记载为电机42，但更详细而言，符号42所示的部分构成电机定子，在泵转子3的转子轴5侧设有电机转子。在由电机42旋转驱动的转子轴5的下端，设有传感器靶29。所述轴向方向的位移传感器51是配置在与传感器靶29的下表面对向的位置。当磁轴承不动作时，转子轴5是由备用的机械轴承26a、机械轴承26b支持。在泵转子3中，形成有构成旋转侧排气功能部的多段旋转叶片3a及圆筒部3b。另一方面，关于固定侧，设有作为固定侧排气功能部的固定叶片22及螺杆定子24。多段固定叶片22在轴方向上与旋转叶片3a交替配置。螺杆定子24是在圆筒部3b的外周侧空开规定间隙而设置。各固定叶片22经由间隔环(spacerring)23而载置在基座(base)20上。若利用螺钉将泵壳21的固定凸缘21c固定于基座20，则将经层叠的间隔环23夹持于基座20与泵壳21之间，对固定叶片22进行定位。在基座20上设有排气口25，在此排气口25上连接背部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁轴承控制装置，其特征在于包括：第一运算部，针对磁浮支持旋转轴的控制式磁轴承装置的至少一轴的磁轴承，算出所述磁轴承的励磁电流所含的电流旋转频率成分相对于基准旋转信号的电流旋转成分相位值及电流旋转成分振幅值；第二运算部，算出所述旋转轴的位移信号所含的位移旋转频率成分相对于基准旋转信号的位移旋转成分相位值及位移旋转成分振幅值；以及第三运算部，算出由所述位移旋转频率成分所产生的力被由所述电流旋转频率成分所产生的力抵消的情况下，所述电流旋转频率成分的振幅值与所述位移旋转频率成分的振幅值之比，并且以所述电流旋转成分相位值与将所述位移旋转成分相位值加上相位值180度所得的值相等，且所述电流旋转频率成分的振幅值与所述位移旋转频率成分和所述比之积相等的方式进行反馈控制。

【技术特征摘要】
2017.09.04 JP 2017-1697151.一种磁轴承控制装置，其特征在于包括：第一运算部，针对磁浮支持旋转轴的控制式磁轴承装置的至少一轴的磁轴承，算出所述磁轴承的励磁电流所含的电流旋转频率成分相对于基准旋转信号的电流旋转成分相位值及电流旋转成分振幅值；第二运算部，算出所述旋转轴的位移信号所含的位移旋转频率成分相对于基准旋转信号的位移旋转成分相位值及位移旋转成分振幅值；以及第三运算部，算出由所述位移旋转频率成分所产生的力被由所述电流旋转频率成分所产生的力抵消的情况下，所述电流旋转频率成分的振幅值与所述位移旋转频率成分的振幅值之比，并且以所述电流旋转成分相位值与将所述位移旋转成分相位值加上相位值180度所得的值相等，且所述电流旋转频率成分的振幅值与所述位移旋转频率成分和所述比之积相等的方式进行反馈控制。2.根据权利要求1所述的磁轴承控制装置，其特征在于包括：第一控制器，包含以所述加上相位值180度所得的值与所述电流旋转成分相位值的偏差作为输入的积分相应量；第二控制器，包含以所述位移旋转频率成分和所述比之积与所述电流旋转频率成分的振幅值的偏差作为输入的积分相应量；以及第四运算部，根据所述第一控制器的输出值及所述第二控制器的输出值而生成电流旋转成分正弦波信号，并且利用所述电流旋转成分正弦波信号进行反馈控制。3.根据权利要求1所述的磁轴承控制装置，其特征在于：所述至少一轴的磁轴承为进行所述旋转轴的径向方...

【专利技术属性】
技术研发人员：小崎纯一郎，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP