磁性轴承及使用该磁性轴承的压缩机制造技术

设置有定子（21），向负载（Ld）变化的驱动轴（13）施加多个电磁铁（24）的合成电磁力（F）。设置有控制部（30），该控制部（30）控制第一线圈电流（IU）（上侧线圈电流）与第二线圈电流（IL）（下侧线圈电流）的电流差以进行驱动轴（13）的位置控制，其中，所述第一线圈电流（IU）在产生与负载（Ld）相反方向上的电磁力的电磁铁（24）的线圈（23）中流动，所述第二线圈电流（IL）在产生与负载（Ld）相同方向的电磁力的电磁铁（24）的线圈（23）中流动。在控制部（30）中，以第二线圈电流（IL）的平均值降低的方式对第二线圈电流（IL）进行逐次调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性轴承及使用该磁性轴承的压缩机
本专利技术涉及利用电磁力对转轴进行非接触支承的磁性轴承及使用该磁性轴承的压缩机。
技术介绍
在所谓涡轮压缩机那样具有高速旋转的驱动轴的装置中，较多地使用磁性轴承。在磁性轴承中，从容易设计位置控制系统的观点出发，使电磁铁产生电磁力的控制电流与电磁铁的合成电磁力处于线性关系是较为理想的。作为用于进行线性化的一般方法，存在预先使偏置电流（固定值）流动至电磁铁的各线圈，使控制电流与偏置电流（根据驱动轴的位置而变化）重合后的电流流动的方法（例如参照专利文献1）。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开平10－141373号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，当采用上述线性化方法时，在各电磁铁的线圈中流动着电流而使各电磁铁相互拉伸，从而白白地消耗电力。本专利技术着眼于上述问题而作，其目的在于提供一种能保持控制电流与合成电磁力的线形性并能降低电磁铁的线圈所消耗的电力的磁性轴承。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术一实施方式的磁性轴承的特征是，包括：定子21，该定子21具有多个电磁铁24，并朝负载Ld变化的驱动轴13施加上述多个电磁铁24的合成电磁力F；以及控制部30，该控制部30控制第一线圈电流IU与第二线圈电流IL的电流差以进行上述驱动轴13的位置控制，并调节上述第二线圈电流IL，以使上述第二线圈电流IL的平均值降低，其中，上述第一线圈电流IU在产生与上述负载Ld相反方向上的电磁力的电磁铁24的线圈23中流动，上述第二线圈电流IL在产生与上述负载Ld相同方向的电磁力的电磁铁24的线圈23中流动。在该结构中，对设于定子21的电磁铁24的电流进行控制以进行驱动轴13的位置控制。另外，对第二线圈电流IL（后述下侧线圈电流IL）进行调节，以使该第二线圈电流的平均值降低，该第二线圈电流在产生与负载Ld相同方向上的电磁力的电磁铁24的线圈23中流动。此时，在本专利技术中还进行位置控制，因此，与第二线圈电流IL的调节一致地也调节第一线圈电流IU，以使第一线圈电流IU与第二线圈电流IL之差变为进行位置控制所需的值。这样，通过调节第二线圈电流IL，第二线圈电流IL降低（例如接近零），并且第一线圈电流IU的平均值也降低。专利技术效果根据本专利技术，能降低在与负载Ld的方向相同的方向上产生电磁力的线圈23的电流，因此，能降低磁性轴承20的消耗电力。附图说明图1是表示实施方式一的涡轮压缩机的结构的示意图。图2是实施方式一的磁性轴承的横剖图。图3是实施方式一的磁性轴承的纵剖图。图4是说明控制部的结构的框图。图5是说明实施方式一的偏置电流调节的流程图。图6是例示出上侧及下侧线圈电流的变化的时序图。图7是例示出调节完反馈增益的情况下的上侧及下侧线圈电流的变化的时序图。图8是说明实施方式一的变形例的偏置电流调节的流程图。图9是实施方式二的磁性轴承的横剖图。图10是实施方式二的磁性轴承的纵剖图。图11是实施方式三的磁性轴承的横剖图。图12是实施方式三的磁性轴承的纵剖图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术实施方式进行说明。另外，以下的实施方式是优选的例示，并不意味着限制本专利技术、其应用物或其用途范围。《专利技术的实施方式一》在本专利技术的实施方式一中，作为使用本专利技术的磁性轴承的例子，对涡轮压缩机1进行说明。本实施方式的涡轮压缩机1与使制冷剂循环而进行制冷循环运转动作的制冷剂回路（未图示）连接，以压缩制冷剂。（整体结构）图1是表示实施方式一的涡轮压缩机1的结构的示意图。如图1所示，涡轮压缩机1包括壳体2、叶轮9及电动机10。壳体2形成为两端被关闭的圆筒状，且圆筒轴线朝向水平。壳体2内的空间被壁部3划分，该壁部3被配置成从图1的壳体2的右侧端部隔着规定的距离。比该壁部3更靠右侧的空间形成对叶轮9进行收容的叶轮室4，比该壁部3更靠左侧的空间形成对电动机10进行收容的电动机空间5。另外，在叶轮室4的外周侧形成有与该叶轮室4连通的压缩空间4a。吸入管6和排出管7与壳体2连接，其中，上述吸入管6用于将来自制冷剂回路的制冷剂朝叶轮室4内进行引导，上述排出管7将在叶轮室4内压缩后的高压的制冷剂返回至制冷剂回路。叶轮9的外形因多根叶片而呈大致圆锥形状。叶轮9在固定于电动机10的驱动轴13（转轴）一端的状态下收容于叶轮室4内。电动机10收容于壳体2内，并驱动叶轮9。该电动机10包括定子11、转子12及驱动轴13。定子11呈筒状的形态，并固定于壳体2的内周壁。转子12呈圆筒状的形态，并隔着规定的间隙（气隙）插通定子11的内侧。另外，驱动轴13以轴心与该转子12的轴心同轴的方式插通固定于转子12。在转子12中埋设有多个永磁体12a。转子12的永磁体12a以被在定子11内产生的旋转磁场吸引的方式旋转，从而转子12在定子11内旋转。驱动轴13被配置成沿着水平方向。电动机10包括轴承机构8。轴承机构8包括形成为大致筒状的两个接地轴承14、14和两个磁性轴承20、20。另外，电动机10也可能包括在推力方向上对驱动轴13进行支承的接地轴承。接地轴承14及磁性轴承20是用于在径向上对驱动轴13进行支承的构件。接地轴承14及磁性轴承20均固定于壳体2内。上述磁性轴承20、20以对驱动轴13的两端侧进行支承的方式分别配置于驱动轴13的一端侧和另一端侧。另外，接地轴承14、14以对驱动轴13的两端部进行支承的方式分别配置于比磁性轴承20、20更靠外侧的位置。如后所述，在磁性轴承20、20上设有多个电磁铁24，将各电磁铁24的合成电磁力F施加于驱动轴13，并在非接触状态下支承驱动轴13。当磁性轴承20、20在非接触状态下支承驱动轴13时，以接地轴承14、14也与驱动轴13处于非接触状态的方式设定内径。另外，接地轴承14在磁性轴承20处于非通电时支承驱动轴13。磁性轴承20处于非通电是指例如电动机10停止时、因某种理由使得磁性轴承20变得不能控制而处于非通电的情况等。（接地轴承14的结构）接地轴承14由滚珠轴承构成。接地轴承14和驱动轴13的间隔形成得比磁性轴承20和驱动轴13的间隔小。藉此，当磁性轴承20、20不工作时，能利用接地轴承14以驱动轴13与磁性轴承20不接触的方式支承该驱动轴13。即，在电动机10停止时、因某种理由使得磁性轴承20变得不能控制而处于非通电的情况等下，能利用接地轴承14防止磁性轴承20破损。另外，接地轴承14并不限定于滚珠轴承，也可由例如单纯的圆筒状的构件构成。（磁性轴承20的结构）图2是实施方式一的磁性轴承20的横剖图（与驱动轴垂直的方向上的剖视图）。另外，图3是实施方式一的磁性轴承20的纵剖图（驱动轴方向上的剖视图）。如图2所示，磁性轴承20是所谓异极型的径向轴承。在该例中，磁性轴承20包括定子21、间隔传感器26、控制部30及电源装置40。间隔传感器26安装于壳体2，并对驱动轴13相对于磁性轴承20的径向位置进行检测。定子21包括铁心部22和线圈23。该铁心部22是层叠电磁钢板而构成的，其包括后轭部22a和多个极齿部22b。后轭部22a形成为大致筒状。各个极齿部22b与后轭部22a一体形成，并从后轭部22a的内周面朝径向内侧突出。本实施方式的铁心部22具有八个极齿部22b，这些极齿部22b沿着后轭部22a的内周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性轴承，其特征在于，包括：定子（21），该定子（21）具有多个电磁铁（24），并朝负载（Ld）变化的驱动轴（13）施加所述多个电磁铁（24）的合成电磁力（F）；以及控制部（30），该控制部（30）控制第一线圈电流（IU）与第二线圈电流（IL）的电流差以进行所述驱动轴（13）的位置控制，并调节所述第二线圈电流（IL），以使所述第二线圈电流（IL）的平均值降低，其中，所述第一线圈电流（IU）在产生与所述负载（Ld）相反方向上的电磁力的电磁铁（24）的线圈（23）中流动，所述第二线圈电流（IL）在产生与所述负载（Ld）相同方向的电磁力的电磁铁（24）的线圈（23）中流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.26 JP 2011-2091531.一种磁性轴承，其特征在于，包括：定子(21)，该定子(21)具有多个电磁铁(24)，并朝负载(Ld)变化的驱动轴(13)施加所述多个电磁铁(24)的合成电磁力(F)；以及控制部(30)，该控制部(30)控制第一线圈电流(IU)与第二线圈电流(IL)的电流差以进行所述驱动轴(13)的位置控制，并调节所述第二线圈电流(IL)，以使所述第二线圈电流(IL)的平均值降低，其中，所述第一线圈电流(IU)在产生与所述负载(Ld)相反方向上的电磁力的电磁铁(24)的线圈(23)中流动，所述第二线圈电流(IL)在产生与所述负载(Ld)相同方向的电磁力的电磁铁(24)的线圈(23)中流动，在所述第一线圈电流(IU)随着所述负载(Ld)减小时，所述控制部(30)使所述电流差的变化幅度增大，在所述第一线圈电流(IU)随着所述负载(Ld)增大时，所述控制部(30)使所述电流差的变化幅度减小。2.如权利要求1所述的磁性轴承，其特征在于，所述控制部(30)包括：控制器(31、32)，该控制器(31、32)对控制电流(Id)和偏置电流(Ib)进行控制，其中，所述控制电流(Id)使各电磁铁(24)产生电磁力，所述偏置电流(Ib)为了使所述控制电流(Id)的值与所述合成电磁力(F)的关系变为线性而与所述控制电流(Id)相加；以及偏置电流调节部(34)，该偏置电流调节部(34)调节所述偏置电流(Ib)的值，以使所述偏置电流(Ib)的值接近所述控制电流(Id)的值。3.如权利要求1所述的磁性轴承，其特征在于，所述控制部(30)调节所述第二线圈电流(IL)，以使所述第一线圈电流(IU)的平均值与所述第二线圈电流(IL)的平均值之和的绝对值的大小不在规定的限制值以下。4.如权利要求1所述的磁性轴承，其特征在于，所述控制部(30)求出所述第一线圈电流(IU)的平均值及所述第二线圈电流(IL)的平均值中的至少一方，并在求出的平均值的变化幅度在根据该磁性轴承所支承的设备的运转条件确定出的阈值以下的情况下，进行所述第二线圈电流(IL)的调节。5.如权利要求1所述的磁性轴承，其特征在于，所述控制部(30)求出所述第一线圈电流(IU)的平均值及所述第二线圈电流(IL)的平均值中的至少一方，并在求出的平均值的规定频率以上的变化幅度比根据该磁性轴承所支承的设备的运转条件确定出的阈值小的情况下，对所述第二线圈电流(IL)进行调节。6.一种磁性轴承，其特征在于，包括：定子(21)，该定子(21)具有多个电磁铁(24)，并朝负载(Ld)变化的驱动轴(13)施加所述多个电磁铁(24)的合成电磁力(F)；以及控制部(30)，该控制部(30)控制第一线圈电流(IU)与第二线圈电流(IL)的电流差以进行所述驱动轴(13)的位置控制，并调节所述第二线圈电流(IL)，以使所述第二线圈电流(IL)的平均值降低，其中，所述第一线圈电流(IU)在产生与所述负载(Ld)相反方向上的电磁力的电磁铁(24)的线圈(23)中流动，所述第二线圈电流(IL)在产生与所述负载(Ld)相同方向的电磁力的电磁铁(24)的线圈(23)中流动，所述控制部(30)包括：控制器(31、32)，该控制器(31、32)对控制电流(Id)和偏置电流(Ib)进行控制，其中，所述控制电流(Id)使各电磁铁(24)产生电磁力，所述偏置电流(Ib)为了使所述控制电流(Id)的值与所述合成电磁力(F)的关系变为线性而与所述控制电流(Id)相加；以及偏置电流调节部(34)，该偏置电流调节部(34)调节所述偏置电流(Ib)的值，以使所述偏置电流(Ib)的值接近所述控制电流(Id)的值。7.如权利要求2或6所述的磁性轴承，其特征在于，所述偏置电流调节部(34)将所述偏置电流(Ib)的值调节为所述偏置电流(Ib)的值与所述控制电流(Id)的值的相乘平均值。8.如权利要求2或...

【专利技术属性】
技术研发人员：阪脇笃，中泽勇二，入野裕介，山下尚也，
申请(专利权)人：大金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP