[发明专利]磁轴承装置和压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁轴承装置,特别涉及对磁轴承的控制。

背景技术

到目前为止,利用多个电磁铁的合成电磁力非接触地支撑转轴的磁轴承已为众人所知。在这样的磁轴承中,预先让偏置电流(固定电流)流过多个电磁铁中每个电磁铁的每个线圈,对根据转轴的位置偏差而变化的控制电流和该偏置电流进行合成,由此来将控制电流和合成电磁力的关系线性化(例如专利文献1等)。

专利文献1：日本公开专利公报特开平10-141373号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

在上述磁轴承中,通过控制流入产生方向与转轴的负荷相反的电磁力的电磁铁的线圈中的线圈电流(上侧线圈电流)、流入产生方向与转轴的负荷相同的电磁力的电磁铁的线圈中的线圈电流(下侧线圈电流),就能够对转轴的位置进行控制。

但是,如果为了减少磁轴承的功耗而降低上侧线圈电流和下侧线圈电流间的中间值(例如偏置电流),下侧线圈电流的电流值会降低,磁轴承的控制富余度会降低,磁轴承的控制性能会降低。例如,如果下侧线圈电流的电流值降低,下侧线圈电流的零交的产生频度(下侧线圈电流成为零的频度)则会升高。在该情况下(特别是借助PWM开关方式对线圈电流进行控制的情况),因为死时间会由于下侧线圈电流的零交而产生,下侧线圈电流的波形会失真,所以就难以维持控制电流和合成电磁力的线性化关系。而且,还会由于下侧线圈电流的波形失真而产生高频噪音。这样就难以既抑制磁轴承的控制性能下降又降低功耗。

因此,该发明的目的在于:提供一种既能够抑制磁轴承的控制性能下降又能够降低功耗的磁轴承装置。

－用以解决技术问题的技术方案－

根据该发明的一个方面,磁轴承装置10包括磁轴承主体21和控制部11。所述磁轴承主体21具有夹着该转轴33的被支撑部33a相对的至少一对控制电磁铁201、203，利用该至少一对控制电磁铁201、203的合成电磁力F非接触地支撑该转轴33。所述控制部11根据第一线圈电流IL对依赖于该第一线圈电流IL的电流值的控制富余度的指标即控制指标值进行检测，对分别流入所述一对控制电磁铁201、203的线圈的一对线圈电流IU、IL间的中间值进行控制，以保证该控制指标值接近预先决定好的目标指标值，其中，所述第一线圈电流IL是流入所述一对控制电磁铁201、203中产生方向与所述转轴33的负荷LD相同的电磁力的第一控制电磁铁201的线圈的电流。

在所述磁轴承装置10中，在磁轴承装置10的控制富余度的指标即控制指标值比目标指标值高的情况下(亦即，控制富余度比所希望的富余度高的情况下)，一对线圈电流IU、IL间的中间值就减少，磁轴承装置10的功耗减少。另一方面，当控制指标值比目标指标值低的情况下(亦即，控制富余度比所希望的富余度低的情况下)，一对线圈电流IU、IL间的中间值增加，磁轴承装置10的控制性能提高。

－发明的效果－

如上所述,通过对一对线圈电流IU、IL间的中间值进行控制以保证磁轴承装置10的控制富余度的指标即控制指标值接近目标指标值，就既能够抑制磁轴承装置10的控制性能下降，又能够降低功耗。

附图说明

【图1】是示出包括磁轴承装置的压缩机的结构例的概略图。

【图2】是用于对磁轴承主体做说明的横向剖视图。

【图3】是用于对磁轴承主体做说明的纵向剖视图。

【图4】是用于对控制部做说明的方框图。

【图5】是用于电源电路的结构例做说明的电路图。

【图6】是用于对磁轴承装置的工作情况做说明的流程图。

【图7】是用于对磁轴承装置的工作情况做说明的时序图。

【图8】是示出上侧线圈电流和下侧线圈电流与合成电磁力的关系的曲线图。

【图9】是用于对控制指标值的变形例1做说明的时序图。

【图10】是用于对控制指标值的变形例2做说明的时序图。

【图11】是用于对控制指标值的变形例3做说明的时序图。

【图12】是用于对控制指标值的变形例4做说明的时序图。

【图13】是用于对控制指标值的变形例5做说明的时序图。

【图14】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例1做说明的流程图。

【图15】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例2做说明的流程图。

【图16】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例3做说明的流程图。

【图17】是用于对磁轴承装置的工作情况的变形例4做说明的流程图。