[发明专利]磁轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种以非接触状态支承驱动轴的磁轴承。

背景技术

磁轴承作为压缩机等的驱动轴的轴承已为人所知(参照例如专利文献1)。在专利文献1的示例中示出了一种轴向磁轴承，该轴向磁轴承包括：旋转部件(驱动轴)、与该驱动轴同心布置的支承部(tab)、包围该支承部布置的C形部件、以N极与支承部的半径方向端面相向的方式安装在C形部件中心处的永久磁铁、以及布置在C形部件内的线圈部。就该磁轴承而言，适当调节在线圈部中流动的电流来调节作用在旋转部件上的轴向磁力，从而以非接触状态支承驱动轴。

就这样的磁轴承而言，当驱动轴的负荷过大时，就有必要增大在电磁铁中流动的电流来加大电磁力。

专利文献1：日本公开专利公表特表平10-501326号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

不过，电磁铁具有下述特性，即：若电磁铁所产生的磁通的大小超过某一界限值，磁通的个体差就会增大。因而，在超过上述界限值的区域，很难对驱动轴进行位置控制，即使按照驱动轴的负荷，增大在电磁铁中流动的电流来加大电磁力，对于驱动轴的位置控制也会被限制在上述界限值以下的控制区域内。相对于此，虽然可以想到使电磁铁大型化来扩大控制区域的方法，不过这将引起磁轴承的尺寸增大、成本增加这样的问题。

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：即使在磁通(电磁力)的个体差较大的区域，也能够利用磁轴承进行位置控制。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了解决上述课题，第一方面的特征在于：磁轴承包括定子21和控制部30，所述定子21具有向驱动轴13施加电磁力的多个电磁铁27，所述控制部30按照在所述电磁铁27之间关于下述变量中的两个以上变量间的相关关系的个体差的大小将控制区域分为两个，在所述个体差较小的控制区域即第一控制区域A1中使用各个电磁铁27共通的控制模型对所述驱动轴13进行位置控制，在所述个体差较大的控制区域即第二控制区域A2中利用针对各个电磁铁27或者规定数量的每组电磁铁组设置的控制模型对所述驱动轴13进行位置控制，所述变量为在所述电磁铁27中流动的电流i、在所述电磁铁27中通过的磁通匝链数ψ、所述定子21与所述驱动轴13之间的间隙G、所述电磁铁27的磁能Wm、所述电磁铁27中的磁共能Wm’、所述电磁铁27产生的电磁力、以及利用所述电流i、所述磁通匝链数ψ、所述间隙G、所述磁能Wm、所述磁共能Wm’、所述电磁力导出的变量。

在该结构下，按照电磁铁27的个体差将控制区域分为两个，在个体差较大的控制区域即第二控制区域A2中利用针对各个电磁铁27或者规定数量的每组电磁铁组设置的控制模型对所述电磁力进行控制。

此外，第二方面是这样的，在第一方面中，其特征在于：所述相关关系是在所述电磁铁27中流动的电流i、所述间隙G及所述电磁力的相关关系，所述控制部30按照在所述电磁铁27之间关于在所述电磁铁27中流动的电流i、所述间隙G及所述电磁力的关系的个体差的大小将控制区域分为两个，在所述个体差较小的控制区域即第一控制区域A1中使用各个电磁铁27共通的控制模型控制所述电磁力来对所述驱动轴13进行位置控制，在所述个体差较大的控制区域即第二控制区域A2中利用针对各个电磁铁27或者规定数量的每组电磁铁组设置的控制模型控制所述电磁力来对所述驱动轴13进行位置控制。

在该结构下，在关于电流、间隙、电磁力的关系的个体差较大的控制区域即第二控制区域A2中，利用针对各个电磁铁27或者规定数量的每组电磁铁组设置的控制模型对所述电磁力进行控制。

此外，第三方面是这样的，在第二方面中，其特征在于：所述磁轴承包括电磁力计算部41和控制模型建立部40，在多个所述电磁铁27中的一部分电磁铁27在所述第二控制区域A2中受到控制，且其它规定的电磁铁27在所述第一控制区域A1中受到控制，由此来进行了所述位置控制的状态下，所述电磁力计算部41根据所述第一控制区域A1的控制模型计算在该第一控制区域A1中受到控制的电磁铁27所产生的电磁力的合力，并且以该合力为基准，计算在所述第二控制区域A2中受到控制的电磁铁27所产生的电磁力，所述控制模型建立部40根据所述电磁力计算部41算出的、在所述第二控制区域A2中受到控制的电磁铁27的电磁力，建立在所述第二控制区域A2中使用的控制模型。

在该结构下，以在第一控制区域A1中受到控制的电磁铁27的合成电磁力为基准，求出在第二控制区域A2中受到控制的电磁铁27的电磁力。由此，建立在第二控制区域A2中使用的控制模型。