本发明专利技术提供一种磁轴承装置及转子旋转驱动装置，能够低成本地实现振动减少。磁轴承装置包括：磁轴承，对受到无传感器马达旋转驱动的转子进行磁悬浮支撑；位移传感器(49)，检测转子的从悬浮目标位置算起的位移，并输出位移信号；振动补偿部(416)，基于来自马达控制部的马达旋转信息，以减少磁轴承的电磁力的振动成分的方式，对位移信号进行补偿处理；以及作为电流控制部的磁悬浮控制器(417)及励磁放大器(43p、43m)，基于经过振动补偿部(416)处理的处理后位移信号，生成磁轴承的控制电流。
Magnetic bearing device and rotor rotation driving device
The invention provides a magnetic bearing device and a rotor rotation driving device. The magnetic bearing device comprises a magnetic bearing, the rotor is driven by motor rotation sensor magnetic levitation; displacement sensor (49), suspended from the target position from the displacement detection of the rotor, and the output displacement signal; vibration compensation section (416), motor rotation information from motor control unit based on vibration to reduce the electromagnetic force components of magnetic bearing and the way to compensate the displacement signal processing; and magnetic controller as the current control part (417) and excitation amplifier (43P, 43M), based on the vibration compensation part (416) to handle the displacement signal, control the current generation of magnetic bearing.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁轴承装置及包括此磁轴承装置的转子(rotor)旋转驱动装置。
技术介绍
对于磁悬浮式转子而言，若存在转子不平衡(rotorunbalance)，则会产生由所述转子不平衡引起的旋转频率成分的振动，所述振动会因电磁力的反作用而传递至定子(stator)侧。在专利文献1中记载了如下磁轴承控制装置，所述磁轴承控制装置对如上所述的在定子侧产生的不理想的振动进行减少补偿。在专利文献1所记载的技术中，设置了转数转换电路来生成作为运算基础的旋转角度ωt。一般来说，作为生成旋转角度ωt的装置，例如已有霍尔传感器(Hallsensor)或磁位置检测器(分解器(resolver))等。而且，根据这些装置所检测出的磁极位置的脉冲(pulse)信号或正弦波信号生成旋转角度ωt。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开昭52-93852号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的问题]如所述般，专利文献1所记载的技术中，为了生成旋转角度ωt，而必需霍尔传感器之类的旋转检测装置。[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装置包括：磁轴承，对受到无传感器马达(sensorlessmotor)旋转驱动的转子进行磁悬浮支撑；检测部，检测所述转子的从悬浮目标位置算起的位移，并输出位移信号；信号处理部，基于来自所述无传感器马达的马达控制部的马达旋转信息，以减少所述磁轴承的电磁力的振动成分的方式，对所述位移信号进行补偿处理；以及电流控制部，基于经过所述信号处理部处理的处理后位移信号，生成所述磁轴承的控制电流。在更优选的实施方式中，所述信号处理部包括：第一信号处理部，生成将所述位移信号的旋转成分抵消的信号成分；以及第二信号处理部，生成产生电磁力的信号成分，所述电磁力抵消由所述位移的旋转成分引起的电磁力。在更优选的实施方式中，所述第二信号处理部对于所述位移信号的旋转成分，基于所述马达旋转信息，对通过所述检测部后直到所述电流控制部的控制电流生成处理之前所产生的相位偏移进行修正，并且对电流控制部中的增益(gain)进行修正，由此生成所述信号成分。在更优选的实施方式中，所述电流控制部包括生成电流控制信号的磁悬浮控制部、与生成所述控制电流的励磁放大器(amplifier)，所述磁悬浮控制部基于将由所述第一信号处理部生成的信号成分与所述位移信号相加所得的信号，生成所述电流控制信号，所述励磁放大器基于将由所述第二信号处理部生成的信号成分与由所述磁悬浮控制部生成的所述电流控制信号相加所得的信号，生成所述控制电流。在更优选的实施方式中，所述电流控制部基于将由所述第一信号处理部生成的信号成分及由所述第二信号处理部生成的信号成分与所述位移信号相加所得的信号，生成所述控制电流。本专利技术的优选实施方式的转子旋转驱动装置包括：所述磁轴承装置；无传感器马达，使受到所述磁轴承装置磁悬浮支撑的转子旋转驱动；马达控制部，控制所述无传感器马达；以及现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)电路，至少安装有所述马达控制部及所述信号处理部。[专利技术的效果]根据本专利技术，因为基于来自马达控制部的马达旋转信息而减少电磁力的振动成分，所以能够降低成本。附图说明图1是表示包括本实施方式的磁轴承装置的真空泵的概略结构的图。图2是表示控制单元的概略结构的方框图。图3是表示一根控制轴的磁轴承电磁铁的示意图。图4是磁轴承控制的功能方框图。图5(a)、图5(b)、图5(c)是表示由带通滤波器引起的传感器信号的相位偏移的一例的图。图6(a)、图6(b)是表示传递函数Gcont的一例的图。图7是表示旋转成分振动的减少补偿控制的主要部分的方框图。图8是表示与无传感器马达控制相关的主要结构的方框图。图9是对d轴及q轴的方向进行说明的图。图10是表示转速/磁极位置推断部的一例的方框图。图11是表示固定坐标αβ系中的逆电压与电角θr的图。图12是对旋转坐标dq系中的相位偏移进行说明的图。图13是说明由电角θ生成两倍谐波电角2θ(n＝2)的图。图14是对本专利技术的第二实施方式进行说明的图。具体实施方式以下，参照图来对用以实施本专利技术的方式进行说明。-第一实施方式-图1是表示包括本实施方式的磁轴承装置的真空泵的概略结构的图。图1所示的真空泵为磁悬浮式的涡轮分子泵(turbo-molecularpump)，其包括泵单元(pumpunit)1与驱动泵单元1的控制单元(controlunit)2。再者，控制单元2可以与泵单元1分体，也可以设置为一体。控制单元2中包括对马达42进行驱动控制的马达驱动控制部2a、与对磁轴承67、68、69进行驱动控制的轴承驱动控制部2b。在图1的涡轮分子泵中，磁轴承装置包括设置于泵单元1的磁轴承67、68、69及控制单元2的轴承驱动控制部2b。泵单元1包括：涡轮泵段，由旋转翼4a与固定翼62构成；以及牵引泵(dragpump)段(螺杆槽泵)，由圆筒部4b与螺杆定子(screwstator)64构成。此处，在螺杆定子64侧形成有螺杆槽，但也可以在圆筒部4b侧形成螺杆槽。旋转翼4a及圆筒部4b形成在泵转子(pumprotor)4上。泵转子4连接于转子轴(rotorshaft)5。由泵转子4与转子轴5构成旋转体单元R。多段的固定翼62在轴方向上与旋转翼4a交替地配置。各固定翼62隔着垫圈(spacerring)63而载置在基座(base)60上。通过螺栓(bolt)将泵壳(pumpcasing)61的固定凸缘(flange)61c固定于基座60后，层叠的垫圈63夹在基座60与泵壳61的卡止部61b之间，固定翼62被定位。转子轴5由设置于基座60的磁轴承67、68、69非接触地支撑。各磁轴承67、68、69包括电磁铁与位移传感器。由位移传感器检测转子轴5的悬浮位置。再者，构成轴方向的磁轴承69的电磁铁是以在轴方向上，夹持设置在转子轴5下端的转子盘(rotordisk)55的方式而配置。转子轴5由马达42旋转驱动。马达42为同步马达，在本实施方式中使用了直流(DirectCurrent，DC)无刷马达(brushlessmotor)。马达42包括配置于基座60的马达定子42a、与设置于转子轴5的马达转子42b。马达转子42b中设置有永磁铁。在磁轴承不工作时，转子轴5由备用的机械轴承(mechanicalbearing)66a、66b支撑。在基座60的排气口60a设置有排气孔65，所述排气孔65连接着后泵(backpump)。使旋转体单元R磁悬浮，并且通过马达42来高速旋转驱动所述旋转体单元R，由此，吸气口61a侧的气体分子向排气孔65侧排出。图2是表示控制单元2的概略结构的方框图。来自外部的交流电(AltematingCurrent，AC)输入由设置于控制单元2的AC/DC转换器(converter)40转换为DC输出(DC电压)。AC/DC转换器40所输出的DC电压输入至DC/DC转换器41，由DC/DC转换器41生成马达42用的DC电压与磁轴承用的DC电压。马达42用的DC电压输入至变频器(inverter)46。磁轴承用的DC电压输入至磁轴承用的DC电源47。磁轴承67、68、69构成五轴磁轴承，磁轴承67、68各自本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁轴承装置，其特征在于包括：磁轴承，对受到无传感器马达旋转驱动的转子进行磁悬浮支撑；检测部，检测所述转子的从悬浮目标位置算起的位移，并输出位移信号；信号处理部，基于来自所述无传感器马达的马达控制部的马达旋转信息，以减少所述磁轴承的电磁力的振动成分的方式，对所述位移信号进行补偿处理；以及电流控制部，基于经过所述信号处理部处理的处理后位移信号，生成所述磁轴承的控制电流。
【技术特征摘要】
2015.10.16 JP 2015-2044211.一种磁轴承装置，其特征在于包括：磁轴承，对受到无传感器马达旋转驱动的转子进行磁悬浮支撑；检测部，检测所述转子的从悬浮目标位置算起的位移，并输出位移信号；信号处理部，基于来自所述无传感器马达的马达控制部的马达旋转信息，以减少所述磁轴承的电磁力的振动成分的方式，对所述位移信号进行补偿处理；以及电流控制部，基于经过所述信号处理部处理的处理后位移信号，生成所述磁轴承的控制电流。2.根据权利要求1所述的磁轴承装置，其特征在于：所述信号处理部包括：第一信号处理部，生成将所述位移信号的旋转成分抵消的信号成分；以及第二信号处理部，生成产生电磁力的信号成分，所述电磁力抵消由所述位移信号的旋转成分引起的电磁力。3.根据权利要求2所述的磁轴承装置，其特征在于：所述第二信号处理部对于所述位移信号的旋转成分，基于所述马达旋转信息，对通过所述检测部后直到所述电流控制部的所述控制电流生成处理之前所产生的...
【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
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