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JP4765573B2 - Magnetic levitation controller - Google Patents

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JP4765573B2 JP2005334191A JP2005334191A JP4765573B2 JP 4765573 B2 JP4765573 B2 JP 4765573B2 JP 2005334191 A JP2005334191 A JP 2005334191A JP 2005334191 A JP2005334191 A JP 2005334191A JP 4765573 B2 JP4765573 B2 JP 4765573B2
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Description

本発明は、電磁石に駆動電流を供給する二象限駆動回路、およびその二象限駆動回路を備えた磁気浮上制御装置に関する。   The present invention relates to a two-quadrant drive circuit that supplies a drive current to an electromagnet, and a magnetic levitation control device including the two-quadrant drive circuit.

ターボ分子ポンプ等の高速回転軸を備える装置では、回転軸を非接触で軸支するために磁気軸受が採用されている。このような磁気軸受に設けられた電磁石の駆動回路として、二象限駆動回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In a device having a high-speed rotation shaft such as a turbo molecular pump, a magnetic bearing is employed to support the rotation shaft in a non-contact manner. A two-quadrant drive circuit is known as a drive circuit for an electromagnet provided in such a magnetic bearing (see, for example, Patent Document 1).

二象限駆動回路では、2つのスイッチングトランジスタを同時にオン/オフさせて駆動動作を行う。両方のトランジスタをオンすると電磁石の電流が増加し、両方のトランジスタをオフすると電磁石の電流が減少する。すなわち、オン/オフのデューティ比を変化させることによって、電磁石の電流を保持・増加・減少させる。   In the two-quadrant driving circuit, the driving operation is performed by simultaneously turning on and off the two switching transistors. Turning on both transistors increases the electromagnet current, and turning off both transistors decreases the electromagnet current. That is, by changing the on / off duty ratio, the current of the electromagnet is held, increased, or decreased.

特開2001−140881号公報JP 2001-140881 A

ところで、電磁石電流が追随できないような周波数が高く振幅が大きな電流駆動命令が二象限駆動回路に入力された場合、二象限駆動回路は100%デューティと0%デューティとを繰り返すことになる。しかしながら、二象限駆動回路では、電磁石電流を増加させる作用よりも減少させる作用の方が大きいため、電磁石電流の平均値は意図した平均電流値よりも減少する傾向がある。そのため、二象限駆動回路を磁気浮上装置に用いた場合、電磁石電流の平均値が減少して磁気浮上系の全体利得が低下し、大きな外乱に対して弱くなるという問題があった。   By the way, when a current driving command having a high frequency and a large amplitude that cannot follow the electromagnet current is input to the two-quadrant driving circuit, the two-quadrant driving circuit repeats 100% duty and 0% duty. However, in the two-quadrant driving circuit, the action of decreasing the electromagnet current is larger than the action of increasing the electromagnet current, and therefore the average value of the electromagnet current tends to decrease from the intended average current value. Therefore, when the two-quadrant drive circuit is used in a magnetic levitation device, there is a problem that the average value of the electromagnet current is reduced, the overall gain of the magnetic levitation system is reduced, and it becomes weak against a large disturbance.

請求項1の発明は、磁気力により被支持体を非接触支持する電磁石と、被支持体とのギャップ変化を検出する変位センサと、変位センサの検出信号に基づいて電磁石電流の電流指令を出力する電流指令部と、電源正極側に接続された第1のスイッチング素子、第1のスイッチング素子に直列接続されるとともにアノードが電源負極側に接続された第1のダイオード、電源負極側に接続された第2のスイッチング素子、および第2のスイッチング素子に直列接続されるとともにカソードが電源正極側に接続された第2のダイオードを有し、第1のスイッチング素子と第1のダイオードとの接続点と、第2のスイッチング素子と第2のダイオードとの接続点との間に電磁石のコイルが接続される二象限駆動回路と、オンオフ信号を第1および第2のスイッチング素子へ出力して、第1および第2のスイッチング素子が閉じた第1状態と、第1および第2のスイッチング素子が開いた第2状態とを交互に繰り返し生じさせ、オンオフ信号のオンデューティ比を変化させることにより電磁石電流を制御するPWM信号発生回路と、を備える磁気浮上制御装置において、PWM信号発生回路から出力されるオンオフ信号のオンデューティ比が50%のときに電磁石電流が一定となるように、第1および第2のスイッチング素子に入力されるオンオフ信号のオンタイミングまたはオフタイミングを互いにずらして、第1および第2のスイッチング素子のいずれか一方のみが閉じた第3状態を第2状態の前後に生成するか、または第2状態を一旦中断して第3状態を挿入するように生成する生成部を、備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の磁気浮上制御装置において、生成部は、第1および第2のスイッチング素子のいずれか一方に入力されるオンオフ信号のオフ期間に、所定時間間隔のオン信号を挿入するものである。
請求項3の発明は、請求項2に記載の磁気浮上制御装置において、生成部は、第1および第2のスイッチング素子のいずれか一方に入力されるオンオフ信号がオフ状態からオン状態へと切り替わる直前に、オン信号を挿入するものである。
According to the first aspect of the present invention, an electromagnet that supports a supported body in a non-contact manner by a magnetic force , a displacement sensor that detects a gap change between the supported body, and a current command for an electromagnet current is output based on a detection signal of the displacement sensor. A current command unit, a first switching element connected to the power supply positive electrode side, a first diode connected in series to the first switching element and an anode connected to the power supply negative electrode side, and connected to the power supply negative electrode side A second switching element, and a second diode connected in series to the second switching element and having a cathode connected to the power supply positive electrode side, and a connection point between the first switching element and the first diode And a two-quadrant drive circuit in which an electromagnet coil is connected between a connection point between the second switching element and the second diode, and an on / off signal for the first and second signals. On-duty of the on / off signal is generated by alternately outputting the first state in which the first and second switching elements are closed and the second state in which the first and second switching elements are opened to be output to the switching element. And a PWM signal generation circuit that controls the electromagnet current by changing the ratio, and the electromagnet current is constant when the on-duty ratio of the on / off signal output from the PWM signal generation circuit is 50%. As described above, the third state in which only one of the first and second switching elements is closed by shifting the on timing or the off timing of the on / off signal input to the first and second switching elements from each other. A generating unit that generates before and after the two states, or generates the third state by temporarily interrupting the second state. , Characterized by comprising.
According to a second aspect of the present invention , in the magnetic levitation control device according to the first aspect, the generator is configured to provide a predetermined time interval during an off period of the on / off signal input to one of the first and second switching elements. An ON signal is inserted.
According to a third aspect of the present invention, in the magnetic levitation control device according to the second aspect, the generator switches the on / off signal input to one of the first and second switching elements from the off state to the on state. An ON signal is inserted immediately before.

本発明によれば、2つのスイッチング素子を共にオンする状態と、2つのスイッチング素子を共にオフする状態との間に、2つのスイッチング素子の一方がオンで他方がオフとなる状態を挿入したので、電磁石電流の平均値が意図した平均電流値よりも減少するのを防止することができる。   According to the present invention, since a state where one of the two switching elements is on and the other is off is inserted between the state where both of the two switching elements are turned on and the state where both of the two switching elements are turned off. Thus, it is possible to prevent the average value of the electromagnet current from decreasing than the intended average current value.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明による磁気浮上制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。図1に示す磁気浮上制御装置は、磁気軸受式ターボ分子ポンプの制御装置を示したものであり、45はターボ分子ポンプの回転軸である。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a magnetic levitation control device according to the present invention. The magnetic levitation control device shown in FIG. 1 shows a control device for a magnetic bearing type turbo molecular pump, and 45 is a rotating shaft of the turbo molecular pump.

図2はターボ分子ポンプ本体1の詳細を示す断面図である。回転軸45には、複数段の回転翼41およびネジロータ部42が形成された回転体4が固定されている。固定翼43が交互に配設されている。また、ベース3には、回転するネジロータ部42と対向するようにネジステータ部44が配設されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the turbo molecular pump main body 1. A rotating body 4 having a plurality of stages of rotating blades 41 and a screw rotor portion 42 is fixed to the rotating shaft 45. Fixed wings 43 are arranged alternately. Further, a screw stator portion 44 is disposed on the base 3 so as to face the rotating screw rotor portion 42.

回転軸45は、5軸制御型磁気軸受を構成する電磁石51,52電磁石53により非接触支持されるとともに、モータ6により回転駆動される。なお、電磁石51,52は一対の電磁石から成る。これらの電磁石51〜53に対応して、回転軸45の位置を検出するための変位センサ55〜57が設けられている。各電磁石51〜53には、個別に駆動電流を供給するための電流制御回路が各々設けられている。   The rotary shaft 45 is supported in a non-contact manner by electromagnets 51 and 52 constituting a 5-axis control type magnetic bearing and is driven to rotate by the motor 6. The electromagnets 51 and 52 are composed of a pair of electromagnets. Corresponding to these electromagnets 51 to 53, displacement sensors 55 to 57 for detecting the position of the rotating shaft 45 are provided. Each electromagnet 51 to 53 is provided with a current control circuit for supplying a drive current individually.

図1に示す電流制御回路5は、一対の電磁石51の一方に関して示したものであり、電流指令部2と駆動電流供給部3とを備えている。変位センサ55は、回転軸45との間のギャップLgの変化を検出するセンサであり、例えば、インダクタンス式の変位センサが用いられる。   The current control circuit 5 shown in FIG. 1 is shown for one of the pair of electromagnets 51 and includes a current command unit 2 and a drive current supply unit 3. The displacement sensor 55 is a sensor that detects a change in the gap Lg between the rotation shaft 45 and, for example, an inductance type displacement sensor is used.

電流制御回路5は、変位センサ55の出力信号から算出されるギャップLgが予め設定した設定距離となるように、電磁石51に供給する駆動電流の値を調整するものである。変位センサ55の出力信号は、電流指令部2のセンサ回路21に入力される。センサ回路21は、変位センサ55からの出力信号に基づくインダクタンス変化を電圧信号に変化し、センサ信号としてPID制御回路22へと出力する。   The current control circuit 5 adjusts the value of the drive current supplied to the electromagnet 51 so that the gap Lg calculated from the output signal of the displacement sensor 55 becomes a preset set distance. The output signal of the displacement sensor 55 is input to the sensor circuit 21 of the current command unit 2. The sensor circuit 21 changes the inductance change based on the output signal from the displacement sensor 55 into a voltage signal and outputs the voltage signal to the PID control circuit 22 as a sensor signal.

PID制御回路22は、センサ信号をP(比例),I(積分),D(微分)制御して、ギャップLgが予め設定された設定距離となるように電流指令を、駆動電流供給部3へと出力する。駆動電流供給部3は、電流指令に応じた電流値の駆動電流を生成し、その駆動電流を電磁石51に供給する。   The PID control circuit 22 controls the sensor signal by P (proportional), I (integral), and D (differential), and gives a current command to the drive current supply unit 3 so that the gap Lg becomes a preset set distance. Is output. The drive current supply unit 3 generates a drive current having a current value corresponding to the current command, and supplies the drive current to the electromagnet 51.

図3は、駆動電流供給部3の詳細を示すブロック図である。駆動電流供給部3は、クロック発生回路31,PWM信号発生回路32および二象限駆動回路35を備えている。二象限駆動回路35には、スイッチング素子としての2つのトランジスタ351,352と2つのダイオード353,354とが設けられ、さらに、,遅延回路33,リセット回路34を備えている。クロック発生回路31で生成された基準クロック信号Pは、PWM信号発生回路32および遅延回路33に入力される。   FIG. 3 is a block diagram showing details of the drive current supply unit 3. The drive current supply unit 3 includes a clock generation circuit 31, a PWM signal generation circuit 32, and a two-quadrant drive circuit 35. The two-quadrant driving circuit 35 is provided with two transistors 351 and 352 and two diodes 353 and 354 as switching elements, and further includes a delay circuit 33 and a reset circuit 34. The reference clock signal P generated by the clock generation circuit 31 is input to the PWM signal generation circuit 32 and the delay circuit 33.

PWM信号発生回路32は、この基準クロック信号Pと図1のPID制御回路22からの電流指令とに基づいて、電流指令に応じたデューティ比のパルス信号G1,G2を発生する。なお、信号G1と信号G2とは全く同一の信号である。信号G2はトランジスタ352に入力され、トランジスタ352のオン/オフ動作を制御する。   Based on the reference clock signal P and the current command from the PID control circuit 22 in FIG. 1, the PWM signal generating circuit 32 generates pulse signals G1 and G2 having a duty ratio corresponding to the current command. The signal G1 and the signal G2 are exactly the same signal. The signal G2 is input to the transistor 352 and controls the on / off operation of the transistor 352.

一方、遅延回路33に入力された基準クロック信号Pは、遅延回路33により遅延処理された後に、リセット回路34に入力される。リセット回路34は、遅延処理された基準クロック信号Pを、次の基準クロック信号Pの立ち上がりタイミングに同期してリセットする機能を有する回路である。   On the other hand, the reference clock signal P input to the delay circuit 33 is delayed by the delay circuit 33 and then input to the reset circuit 34. The reset circuit 34 is a circuit having a function of resetting the delayed reference clock signal P in synchronization with the rising timing of the next reference clock signal P.

図4は、信号G1,G2,G3,G11の一例を示す図である。信号G1,G2は、時刻t1〜t2および時刻t4〜t5でオン、時刻t2〜tでオフとなっている。また、リセット回路34から出力される信号G3は、信号G1の立ち上がり(すなわち、基準クロック信号Pの立ち上がり)に対して時間T1だけ遅延して立ち上がり、次の信号G1の立ち上がりに同期してオフ状態にリセットされる。二象限駆動回路35のトランジスタ351に入力される信号G11は、信号G1と信号G3との和であって、時刻t6〜t1および時刻t3〜t5でオンとなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the signals G1, G2, G3, and G11. Signals G1, G2 are turned off at time t1~t2 and time t4~t5 on, at time t2~t 4. The signal G3 output from the reset circuit 34 rises with a delay of time T1 with respect to the rising edge of the signal G1 (that is, the rising edge of the reference clock signal P), and is turned off in synchronization with the next rising edge of the signal G1. Reset to. The signal G11 input to the transistor 351 of the two-quadrant driving circuit 35 is the sum of the signal G1 and the signal G3, and is turned on at time t6 to t1 and time t3 to t5.

信号G11および信号G2が駆動信号として入力されるトランジスタ351,352の状態は、時刻t1〜t2および時刻t4〜t5では両方ともオン状態(状態Aと呼ぶ)となり、時刻t2〜t3では両方ともオフ状態(状態Bと呼ぶ)となる。また、時刻t6〜t1および時刻t3〜t4では、トランジスタ351がオンでトランジスタ352がオフとなる状態(状態Cと呼ぶ)になる。 The states of the transistors 351 and 352 to which the signal G11 and the signal G2 are input as drive signals are both in an on state (referred to as state A) from time t1 to t2 and from time t4 to t5, and both are off from time t2 to t3. State (referred to as state B). At time t6 to t1 and time t3 to t4, the transistor 351 is turned on and the transistor 352 is turned off (referred to as state C).

図5は、状態A〜Cにおける駆動電流を説明する図である。なお、図5では、トランジスタ351,352をスイッチ記号で表し、R,Lは電磁石51の抵抗およびインダクタンスである。また、iは電磁石電流、VQ1,VQ2はトランジスタ351,352がオンの時の電圧降下、VD1,VD2はダイオード353,354の順方向電圧降下である。駆動回路の電源電圧はVとする。 FIG. 5 is a diagram illustrating drive currents in states A to C. In FIG. 5, the transistors 351 and 352 are represented by switch symbols, and R M and L M are the resistance and inductance of the electromagnet 51. I M is an electromagnet current, V Q1 and V Q2 are voltage drops when the transistors 351 and 352 are on, and V D1 and V D2 are forward voltage drops of the diodes 353 and 354. Supply voltage of the drive circuit is set to V P.

状態Aでは、トランジスタ352,352がともにオンなので、電流iはトランジスタ351→電磁石51→トランジスタ352と流れる。一方、状態Aから状態Bとなってトランジスタ351,352がともにオフとなった時には、電磁石コイルに電磁エネルギーが蓄積されているため、そのエネルギーの放出により、ダイオード353→電磁石51→ダイオード354のように電流iが流れることになる。また、状態Cでは、トランジスタ35がオンとされるので、トランジスタ351→電磁石51→ダイオード354のように電流iが流れる。 In the state A, since the transistors 352 and 352 are both on, the current i M flows from the transistor 351 to the electromagnet 51 to the transistor 352. On the other hand, when the state A changes to the state B and both the transistors 351 and 352 are turned off, electromagnetic energy is accumulated in the electromagnet coil. Therefore, as the energy is released, the diode 353 → the electromagnet 51 → the diode 354. The current i M flows through the current. Also, in state C, the the transistor 35 1 is turned on, current i M as the transistor 351 → the electromagnet 51 → diode 354 flows.

そして、図4の信号G11,G2がトランジスタ351,352に入力されると、状態A(t1〜t2)→状態B(t2〜t3)→状態C(t3〜t4)→状態A(t4〜t5)の順で動作し、図6(a)に示すような波形の電流iが電磁石51を流れることになる。状態Aの直線の傾きをα、状態Bの場合の傾きをα、状態Cの場合の傾きをαとすると、は次式(1)〜(3)で与えられる。
α=(V−VQ1−VQ2−R・i)/L …(1)
α=−(V+VD1+VD2+R・i)/L …(2)
α=−(VQ1+VD2+R・i)/L …(3)
When the signals G11 and G2 in FIG. 4 are input to the transistors 351 and 352, the state A (t1 to t2) → the state B (t2 to t3) → the state C (t3 to t4) → the state A (t4 to t5) ) And the current i M having a waveform as shown in FIG. 6A flows through the electromagnet 51. When the slope of the straight line in state A is α A , the slope in state B is α B , and the slope in state C is α C , the following equations (1) to (3) are given.
α A = (V P −V Q1 −V Q2 −R M · i M ) / L M (1)
α B = − (V P + V D1 + V D2 + R M · i M ) / L M (2)
α C = − (V Q1 + V D2 + R M · i M ) / L M (3)

ここで、V,VQ1,VQ2,VD1,VD2,R・iは全て正値であり、一般的に、Vは12V以上、VQ1,VQ2は0〜1V、VD1,VD2は0.5〜1V、Rは数Ω以下である。その結果、Bの部分の傾きの大きさは、Aの部分の傾きよりも常に大きくなる。そのため、図4に示すようなデューティ比50%の信号G1,G2が二象限駆動回路35に入力されると、状態Aと状態Bとが繰り返され、図6(b)に示すような平均電流値が減少することになる。 Here, V P, V Q1, V Q2, V D1, V D2, R M · i M are all positive values, generally, V P is 12V or more, V Q1, V Q2 is 0 to 1 V, V D1, V D2 is 0.5~1V, is R M is less than or equal to the number Omega. As a result, the slope of the portion B is always larger than the slope of the portion A. Therefore, when the signals G1 and G2 having a duty ratio of 50% as shown in FIG. 4 are input to the two-quadrant driving circuit 35, the state A and the state B are repeated, and the average current as shown in FIG. The value will decrease.

ところが、状態Cにおける電流直線の傾きαの大きさは、傾きα,αの大きさよりもずっと小さな値となる。このことは、トランジスタ352だけをオンとした場合も同様である。そのため、図4の信号G11,G2を二象限駆動回路35に入力する本実施の形態では、信号G1,G2がたとえデューティ比50%であっても、状態Cを生じさせる信号G3の遅延時間T1を適切に設定して信号G11を生成することにより、図6(a)のように平均電流値を一定に保持することができる。よって、電磁石電流が追随できないような周波数が高く振幅が大きな電流指令が駆動電流供給部3に入力されても、電磁石電流の平均値が意図した平均電流値より減少するような不都合を防止することができる。 However, the magnitude of inclination alpha C current lines in state C, the gradient alpha A, a much smaller value than the size of the alpha B. This is the same when only the transistor 352 is turned on. Therefore, in this embodiment in which the signals G11 and G2 of FIG. 4 are input to the two-quadrant driving circuit 35, the delay time T1 of the signal G3 that causes the state C even if the signals G1 and G2 have a duty ratio of 50%. Is appropriately set to generate the signal G11, the average current value can be kept constant as shown in FIG. Therefore, even if a current command having a high frequency and a large amplitude that cannot be followed by the electromagnet current is input to the drive current supply unit 3, the inconvenience that the average value of the electromagnet current is reduced from the intended average current value is prevented. Can do.

また、トランジスタ351,352をオンオフして電流の切り替えを行うとノイズが発生するが、従来、状態B(両方オフ)→状態A(両方オン)のように状態が変化していたものが、状態B→状態C(片側オン)→状態A(さらに片側オン)のように時間差を付けてスイッチがオンされるため、切り替え一回当たりのノイズのピークが減り、ノイズを低減することができる。   In addition, noise is generated when the transistors 351 and 352 are turned on and off to switch the current. Conventionally, the state has changed from state B (both off) to state A (both on). Since the switch is turned on with a time difference in the order of B → state C (one side ON) → state A (further one side ON), the noise peak per switching can be reduced and noise can be reduced.

なお、上述した実施の形態では、図4に示すように信号G3を、信号G1の立ち上がりの直前に形成したが、信号G1のオフ期間の任意の位置に生成してもかまわない。さらに、状態Aと状態Bとの間に状態Cを生成するものであれば、信号G11の生成方法は上述したものに限らない。上述した実施の形態では信号G1を加工し、G2をそのままにしているが、これを逆にしても良い。本実施の形態の二象限駆動回路は、ターボ分子ポンプの磁気軸受装置に限らず、磁気軸受を含む種々の磁気浮上制御装置に適用することができる。   In the above-described embodiment, the signal G3 is formed immediately before the rise of the signal G1 as shown in FIG. 4, but it may be generated at any position in the off period of the signal G1. Further, as long as the state C is generated between the state A and the state B, the generation method of the signal G11 is not limited to the above. In the embodiment described above, the signal G1 is processed and G2 is left as it is, but this may be reversed. The two-quadrant drive circuit of the present embodiment can be applied not only to a magnetic bearing device of a turbo molecular pump but also to various magnetic levitation control devices including a magnetic bearing.

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、状態Aは第1状態を、状態Bは第2状態を、状態Cは第3状態を、遅延回路33およびリセット回路34は生成をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。 In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the state A is the first state , the state B is the second state , the state C is the third state , and the delay circuit 33 and the reset circuit 34 are Each of the generation units is configured. The above description is merely an example, and when interpreting the invention, there is no limitation or restriction on the correspondence between the items described in the above embodiment and the items described in the claims.

本発明による磁気浮上制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the magnetic levitation control apparatus by this invention. ターボ分子ポンプ本体1の詳細を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing details of a turbo molecular pump main body 1. FIG. 駆動電流供給部3の詳細を示すブロック図である。4 is a block diagram showing details of a drive current supply unit 3. FIG. 信号G1,G2,G3,G11の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of signal G1, G2, G3, G11. 状態A〜Cにおける駆動電流を説明する図である。It is a figure explaining the drive current in state AC. 電磁石51に流れる電流iの波形を示す図であり、(a)は本実施の形態の場合を示し、(b)は従来の場合を示す。Is a diagram showing the waveform of the current i M flowing through the electromagnet 51, (a) shows a case of this embodiment, an (b) in the case of the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

2:電流指令部、3:駆動電流供給部、5:電流制御回路、21:センサ回路、22:PID制御回路、31:クロック発生回路、32:PWM信号発生回路、33:遅延回路、34:リセット回路、35:二象限駆動回路、51〜53:電磁石、351,352:トランジスタ、353,354:ダイオード   2: current command unit, 3: drive current supply unit, 5: current control circuit, 21: sensor circuit, 22: PID control circuit, 31: clock generation circuit, 32: PWM signal generation circuit, 33: delay circuit, 34: Reset circuit, 35: Two-quadrant drive circuit, 51-53: Electromagnet, 351, 352: Transistor, 353, 354: Diode

Claims (3)

磁気力により被支持体を非接触支持する電磁石と、  An electromagnet for supporting the supported body in a non-contact manner by a magnetic force;
前記被支持体とのギャップ変化を検出する変位センサと、  A displacement sensor for detecting a gap change with the support;
前記変位センサの検出信号に基づいて電磁石電流の電流指令を出力する電流指令部と、  A current command unit that outputs a current command of an electromagnet current based on a detection signal of the displacement sensor;
電源正極側に接続された第1のスイッチング素子、前記第1のスイッチング素子に直列接続されるとともにアノードが電源負極側に接続された第1のダイオード、電源負極側に接続された第2のスイッチング素子、および前記第2のスイッチング素子に直列接続されるとともにカソードが電源正極側に接続された第2のダイオードを有し、前記第1のスイッチング素子と前記第1のダイオードとの接続点と、前記第2のスイッチング素子と前記第2のダイオードとの接続点との間に前記電磁石のコイルが接続される二象限駆動回路と、  A first switching element connected to the power supply positive electrode side, a first diode connected in series to the first switching element and having an anode connected to the power supply negative electrode side, and a second switching connected to the power supply negative electrode side And a second diode connected in series to the second switching element and having a cathode connected to the power supply positive electrode side, and a connection point between the first switching element and the first diode; A two-quadrant drive circuit in which a coil of the electromagnet is connected between a connection point of the second switching element and the second diode;
オンオフ信号を前記第1および第2のスイッチング素子へ出力して、前記第1および第2のスイッチング素子が閉じた第1状態と、前記第1および第2のスイッチング素子が開いた第2状態とを交互に繰り返し生じさせ、前記オンオフ信号のオンデューティ比を変化させることにより前記電磁石電流を制御するPWM信号発生回路と、を備える磁気浮上制御装置において、  An on / off signal is output to the first and second switching elements, and a first state in which the first and second switching elements are closed, and a second state in which the first and second switching elements are open In a magnetic levitation control device comprising: a PWM signal generation circuit that controls the electromagnet current by alternately and repeatedly generating and changing the on-duty ratio of the on-off signal.
前記PWM信号発生回路から出力されるオンオフ信号のオンデューティ比が50%のときに前記電磁石電流が一定となるように、前記第1および第2のスイッチング素子に入力される前記オンオフ信号のオンタイミングまたはオフタイミングを互いにずらして、前記第1および第2のスイッチング素子のいずれか一方のみが閉じた第3状態を前記第2状態の前後に生成するか、または前記第2状態を一旦中断して前記第3状態を挿入するように生成する生成部を、備えたことを特徴とする磁気浮上制御装置。  ON timing of the ON / OFF signal input to the first and second switching elements so that the electromagnet current is constant when the ON duty ratio of the ON / OFF signal output from the PWM signal generation circuit is 50%. Alternatively, the off timing is shifted from each other, and the third state in which only one of the first and second switching elements is closed is generated before and after the second state, or the second state is temporarily interrupted. A magnetic levitation control device comprising: a generation unit configured to generate the third state.
請求項1に記載の磁気浮上制御装置において、  In the magnetic levitation control device according to claim 1,
前記生成部は、前記第1および第2のスイッチング素子のいずれか一方に入力されるオンオフ信号のオフ期間に、所定時間間隔のオン信号を挿入することを特徴とする磁気浮上制御装置。  The magnetic levitation control apparatus, wherein the generation unit inserts an ON signal at a predetermined time interval in an OFF period of an ON / OFF signal input to one of the first and second switching elements.
請求項2に記載の磁気浮上制御装置において、  In the magnetic levitation control device according to claim 2,
前記生成部は、前記第1および第2のスイッチング素子のいずれか一方に入力されるオンオフ信号がオフ状態からオン状態へと切り替わる直前に、前記オン信号を挿入することを特徴とする磁気浮上制御装置。  The magnetic levitation control, wherein the generator inserts the ON signal immediately before the ON / OFF signal input to one of the first and second switching elements is switched from the OFF state to the ON state. apparatus.
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