[發明專利]磁軸承裝置及轉子旋轉驅動裝置

有效

• 申請號: 201610597460.6
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN106594071B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 小崎純一郎
• 申請（專利權）人: 株式會社島津制作所
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;F16C41/00
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

本發明提供一種磁軸承裝置及轉子旋轉驅動裝置，能夠低成本地實現振動減少。磁軸承裝置包括：磁軸承，對受到無傳感器馬達旋轉驅動的轉子進行磁懸浮支撐；位移傳感器(49)，檢測轉子的從懸浮目標位置算起的位移，并輸出位移信號；振動補償部(416)，基于來自馬達控制部的馬達旋轉信息，以減少磁軸承的電磁力的振動成分的方式，對位移信號進行補償處理；以及作為電流控制部的磁懸浮控制器(417)及勵磁放大器(43p、43m)，基于經過振動補償部(416)處理的處理后位移信號，生成磁軸承的控制電流。

技術領域

本發明涉及一種磁軸承裝置及包括此磁軸承裝置的轉子(rotor)旋轉驅動裝置。

背景技術

對于磁懸浮式轉子而言，若存在轉子不平衡(rotor unbalance)，則會產生由所述轉子不平衡引起的旋轉頻率成分的振動，所述振動會因電磁力的反作用而傳遞至定子(stator)側。在專利文獻1中記載了如下磁軸承控制裝置，所述磁軸承控制裝置對如上所述的在定子側產生的不理想的振動進行減少補償。

在專利文獻1所記載的技術中，設置了轉數轉換電路來生成作為運算基礎的旋轉角度ωt。一般來說，作為生成旋轉角度ωt的裝置，例如已有霍爾傳感器(Hall sensor)或磁位置檢測器(分解器(resolver))等。而且，根據這些裝置所檢測出的磁極位置的脈沖(pulse)信號或正弦波信號生成旋轉角度ωt。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開昭52-93852號公報

發明內容

[發明所要解決的問題]

如所述般，專利文獻1所記載的技術中，為了生成旋轉角度ωt，而必需霍爾傳感器之類的旋轉檢測裝置。

[解決問題的技術手段]

本發明的優選實施方式的磁軸承裝置包括：磁軸承，對受到無傳感器馬達(sensorless motor)旋轉驅動的轉子進行磁懸浮支撐；檢測部，檢測所述轉子的從懸浮目標位置算起的位移，并輸出位移信號；信號處理部，基于來自所述無傳感器馬達的馬達控制部的馬達旋轉信息，以減少所述磁軸承的電磁力的振動成分的方式，對所述位移信號進行補償處理；以及電流控制部，基于經過所述信號處理部處理的處理后位移信號，生成所述磁軸承的控制電流。

在更優選的實施方式中，所述信號處理部包括：第一信號處理部，生成將所述位移信號的旋轉成分抵消的信號成分；以及第二信號處理部，生成產生電磁力的信號成分，所述電磁力抵消由所述位移的旋轉成分引起的電磁力。

在更優選的實施方式中，所述第二信號處理部對于所述位移信號的旋轉成分，基于所述馬達旋轉信息，對通過所述檢測部后直到所述電流控制部的控制電流生成處理之前所產生的相位偏移進行修正，并且對電流控制部中的增益(gain)進行修正，由此生成所述信號成分。

在更優選的實施方式中，所述電流控制部包括生成電流控制信號的磁懸浮控制部、與生成所述控制電流的勵磁放大器(amplifier)，所述磁懸浮控制部基于將由所述第一信號處理部生成的信號成分與所述位移信號相加所得的信號，生成所述電流控制信號，所述勵磁放大器基于將由所述第二信號處理部生成的信號成分與由所述磁懸浮控制部生成的所述電流控制信號相加所得的信號，生成所述控制電流。

在更優選的實施方式中，所述電流控制部基于將由所述第一信號處理部生成的信號成分及由所述第二信號處理部生成的信號成分與所述位移信號相加所得的信號，生成所述控制電流。

本發明的優選實施方式的轉子旋轉驅動裝置包括：所述磁軸承裝置；無傳感器馬達，使受到所述磁軸承裝置磁懸浮支撐的轉子旋轉驅動；馬達控制部，控制所述無傳感器馬達；以及現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)電路，至少安裝有所述馬達控制部及所述信號處理部。