(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体をアキシアル方向およびラジアル方向に非接触支持する複数の電磁石を有する複数の磁気軸受、前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の位置を検出するための複数の位置センサ、ならびに前記位置センサからの信号に基づいて前記各磁気軸受の電磁石を制御する電磁石制御手段を備えている磁気軸受装置において、
前記電磁石制御手段が、前記位置センサの位置から決まるアキシアル方向およびラジアル方向の対センサ中立位置を仮浮上位置として、この仮浮上位置に前記回転体を仮浮上させ、この仮浮上時に前記各磁気軸受の各電磁石に流れる励磁電流から、前記回転体の設置姿勢と、前記各磁気軸受の電磁石の位置に対するアキシアル方向およびラジアル方向の磁気的中心位置とを推定し、この磁気的中心位置に前記回転体を磁気浮上させるようになされていることを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項２】
回転体をアキシアル方向およびラジアル方向に非接触支持する複数の電磁石を有する複数の磁気軸受、前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の位置を検出するための複数の位置センサ、前記位置センサからの信号に基づいて前記各磁気軸受の電磁石を制御する電磁石制御手段、ならびに前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の可動範囲を規制する規制手段を備えている磁気軸受装置において、
前記電磁石制御手段が、前記規制手段による可動範囲に対する前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の機械的略中心位置を求めて、この位置を仮浮上位置とし、この仮浮上位置に前記回転体を仮浮上させ、この仮浮上時に前記各磁気軸受の各電磁石に流れる励磁電流から、前記回転体の設置姿勢と、前記各磁気軸受の電磁石の位置に対するアキシアル方向およびラジアル方向の磁気的中心位置とを推定し、この磁気的中心位置に前記回転体を磁気浮上させるようになされていることを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項３】
前記電磁石制御手段が、前記仮浮上位置と前記磁気的中心位置との差が予め定められた値より大きいと判断した場合に警報を発する警報手段を備えていることを特徴とする請求項１または２の磁気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気軸受装置、さらに詳しくは、複数の磁気軸受で回転体をアキシアル方向およびラジアル方向に非接触支持する磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
この種の磁気軸受装置として、回転体をアキシアル方向およびラジアル方向に非接触支持する複数の電磁石を有する複数の磁気軸受、回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の位置を検出するための複数の位置センサ、位置センサからの信号に基づいて磁気軸受の電磁石を制御する電磁石制御手段、ならびに回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の可動範囲を規制する規制手段としての保護軸受を備えているものが知られている。
【０００３】
このような磁気軸受装置には、保護軸受による可動範囲に対する回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の機械的中心位置と、磁気軸受の電磁石の位置に対するアキシアル方向およびラジアル方向の磁気的中心位置と、位置センサの位置に対する対センサ中立位置とがある。機械的中心位置は、保護軸受により規制される可動範囲の中心の位置である。各磁気軸受は回転体を制御軸方向の両側から挟んで対抗する１対の電磁石を１組あるいは２組備えており、各制御軸方向の磁気的中心位置はその制御軸方向に対をなす２個の電磁石の中心の位置である。通常、アキシアル方向の位置センサには、回転体の位置検出端面にアキシアル方向の一方から対向する１個のアキシアル位置センサが含まれ、ラジアル方向の位置センサには、回転体を互いに直交する２つの制御軸方向の両側から挟んで対向する複数対のラジアル位置センサが含まれている。そして、アキシアル方向の対センサ中立位置は、回転体の位置検出端面とアキシアル位置センサとの距離が予め設定された所定値になるような位置である。また、ラジアル方向の各制御軸方向の対センサ中立位置は、その制御軸方向に対をなす２個のラジアル位置センサの中心の位置である。磁気軸受装置は、機械的中心位置、磁気的中心位置および対センサ中立位置が全て一致するように設計されるが、製作誤差や組立誤差のためにこれらの間に誤差が生じることがある。
【０００４】
従来の磁気軸受装置では、回転体が設計上の中心位置である対センサ中心位置に保持されるように、すなわち回転体の中心が対センサ中立位置に一致するように、磁気軸受の電磁石が制御される。このため、対センサ中立位置が機械的中心位置および磁気的中心位置と一致してない場合は、回転体を機械的中心位置および磁気的中心位置に保持することができない。この場合、回転体の機械的中心位置と対センサ中立位置との誤差が大きいと、回転体を対センサ中立位置に保持したときに、回転体と保護軸受との間隙が部分的に小さくなって、種々の不具合が生じる。このような問題を避けるため、たとえば特開平２−１０７８１５号公報などに記載されているように、回転体を可動範囲の両極限位置に移動させたときの位置センサの出力から機械的中心位置を求め、この機械的中心位置に回転体を磁気浮上させるようになった磁気軸受装置が提案されている。ところが、この装置では、機械的中心位置が磁気的中心位置と一致していない場合には、回転体を磁気的中心位置に保持することができない。そして、回転体が磁気的中心位置からずれていると、磁気軸受の１対の電磁石に供給される励磁電流と１対の電磁石による吸引力との関係が線形にならず、制御が不安定になるという問題がある。上記のように回転体をはじめから対センサ中立位置に保持するようにした場合も、磁気的中心位置と対センサ中立位置とが一致していないときには、同様の問題が生じる。
【０００５】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、対センサ中立位置あるいは機械的中心位置と磁気的中心位置とのずれを自動的に補正して、回転体を磁気的中心位置に保持できる、制御性能の良い磁気軸受装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による磁気軸受装置は、回転体をアキシアル方向およびラジアル方向に非接触支持する複数の電磁石を有する複数の磁気軸受、前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の位置を検出するための複数の位置センサ、ならびに前記位置センサからの信号に基づいて前記各磁気軸受の電磁石を制御する電磁石制御手段を備えている磁気軸受装置において、前記電磁石制御手段が、前記位置センサの位置から決まるアキシアル方向およびラジアル方向の対センサ中立位置を仮浮上位置として、この仮浮上位置に前記回転体を仮浮上させ、この仮浮上時に前記各磁気軸受の各電磁石に流れる励磁電流から、前記回転体の設置姿勢と、前記各磁気軸受の電磁石の位置に対するアキシアル方向およびラジアル方向の磁気的中心位置とを推定し、この磁気的中心位置に前記回転体を磁気浮上させるようになされていることを特徴とするものである。
【０００７】
電磁石制御手段が、位置センサの位置から決まるアキシアル方向およびラジアル方向の対センサ中立位置を前記仮浮上位置として、この仮浮上位置に前記回転体を仮浮上させ、この仮浮上時に各磁気軸受の各電磁石に流れる励磁電流から、回転体の設置姿勢と、各磁気軸受の電磁石の位置に対する磁気的中心位置とを推定して、この磁気的中心位置に回転体を磁気浮上させるので、回転体の設置姿勢が事前にわかっていなくても、仮浮上時に回転体の設置姿勢を推定して、磁気的中心位置を推定することができ、対センサ中立位置と磁気的中心位置とがずれている場合でも、このずれを補正して、常に回転体を磁気的中心位置に保持することができ、したがって、制御が不安定になることがない。すなわち、回転体が磁気的中心位置に保持されることにより、磁気軸受の１対の電磁石に供給される励磁電流と１対の電磁石による吸引力との関係が線形になり、制御が安定し、制御性能が良くなる。
【００１３】
この発明による磁気軸受装置は、また、回転体をアキシアル方向およびラジアル方向に非接触支持する複数の電磁石を有する複数の磁気軸受、前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の位置を検出するための複数の位置センサ、前記位置センサからの信号に基づいて前記各磁気軸受の電磁石を制御する電磁石制御手段、ならびに前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の可動範囲を規制する規制手段を備えている磁気軸受装置において、前記電磁石制御手段が、前記規制手段による可動範囲に対する前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の機械的略中心位置を求めて、この位置を仮浮上位置とし、この仮浮上位置に前記回転体を仮浮上させ、この仮浮上時に前記各磁気軸受の各電磁石に流れる励磁電流から、前記回転体の設置姿勢と、前記各磁気軸受の電磁石の位置に対するアキシアル方向およびラジアル方向の磁気的中心位置とを推定し、この磁気的中心位置に前記回転体を磁気浮上させるようになされていることを特徴とするものである。
【００１４】
電磁石制御手段が、規制手段による可動範囲に対する前記回転体のアキシアル方向およびラジアル方向の機械的略中心位置を求めて、この位置を仮浮上位置とし、この仮浮上位置に回転体を仮浮上させ、この仮浮上時に各磁気軸受の各電磁石に流れる励磁電流から、回転体の設置姿勢と、前記各磁気軸受の電磁石の位置に対するアキシアル方向およびラジアル方向の磁気的中心位置とを推定し、この磁気的中心位置に回転体を磁気浮上させるので、回転体の設置姿勢が事前にわかっていなくても、仮浮上時に回転体の設置姿勢を推定して、磁気的中心位置を推定することができ、機械的中心位置と磁気的中心位置とがずれている場合でも、このずれを補正して、回転体を磁気的中心位置に保持することができ、したがって、制御が不安定になることがない。
【００１６】
たとえば、前記電磁石制御手段が、前記仮浮上位置と前記磁気的中心位置との差が予め定められた値より大きいと判断した場合に警報を発する警報手段を備えている。
【００１７】
たとえば、前記規制手段は保護軸受より構成されている。そして、電磁石制御手段は、アキシアル方向およびラジアル方向の各方向について、回転体を保護軸受に接触する両極限位置まで移動させて、それぞれの極限位置における位置センサの出力を求め、それから機械的略中心位置を求める。また、磁気軸受装置は、アキシアル方向の制御軸を有する１組のアキシアル磁気軸受と、互いに直交する２つのラジアル方向の制御軸を有する２組のラジアル磁気軸受とを備え、アキシアル磁気軸受は、その制御軸方向の両側から回転体を挟んで対をなす１組の電磁石を備え、各ラジアル磁気軸受は、その２つの制御軸方向の両側から回転体を挟んで対をなす２組の電磁石を備えており、電磁石制御手段が、仮浮上時に各制御軸方向の１対の電磁石に流れる励磁電流に基づいて、回転体の設置姿勢を推定するとともに、機械的略中心位置と磁気的中心位置とのずれを推定し、磁気的中心位置を推定する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の２つの実施形態について説明する。
【００１９】
図１は軸状の回転体(1) を非接触支持する磁気軸受装置の１例を示し、図２はその電気的構成の１例を示している。図１および図２の構成は、２つの実施形態について共通である。なお、以下の説明において、回転体(1) のアキシアル方向の制御軸をＺ軸、Ｚ軸と直交する１つのラジアル方向の制御軸をＸ軸、Ｚ軸およびＹ軸と直交する他のラジアル方向の制御軸をＹ軸とする。図１は、Ｚ軸方向が前後方向、Ｘ軸方向が上下方向、Ｙ軸方向が左右方向となっている状態を示している。
【００２０】
磁気軸受装置は、回転体(1) をアキシアル方向に非接触支持するための１組のアキシアル磁気軸受(2) 、回転体(1) をラジアル方向に非接触支持するための２組のラジアル磁気軸受(3)(4)、回転体(1) のアキシアル方向の変位を検出するための１個のアキシアル位置センサ(5) 、回転体(1) のラジアル方向の変位を検出するための２組のラジアル位置センサユニット(6)(7)、回転体(1) を高速回転させるための高周波モータ(8) 、アキシアル位置センサ(5) およびラジアル位置センサユニット(6)(7)からの信号に基づいて磁気軸受(2)(3)(4) を制御する電磁石制御手段としての電磁石制御装置(9) および警報装置(18)、ならびに回転体(1) のアキシアル方向およびラジアル方向の可動範囲を規制して回転体(1) を磁気軸受(2)(3)(4) で支持できなくなったときにこれを機械的に支持する規制手段としての２組の保護軸受(10)(11)を備えている。
【００２１】
アキシアル磁気軸受(2) は、回転体(1) の前部に一体に形成されたフランジ部(1a)をＺ軸方向の両側から挟むように配置された１対のアキシアル電磁石(12a)(12b)を備えている。アキシアル電磁石は符号(12)で総称し、区別する必要があるときは、一方の電磁石(12a) を第１アキシアル電磁石、他方の電磁石(12b) を第２アキシアル電磁石と呼ぶことにする。
【００２２】
アキシアル位置センサ(5) は、回転体(1) の前端面（位置検出端面）にＺ軸方向の一方から対向するように配置され、回転体(1) の前端面との距離（空隙）に比例する距離信号を出力する。そして、制御装置(9) が、アキシアル位置センサ(5) の距離信号から回転体(1) のアキシアル方向の位置すなわち変位を求めるようになっている。
【００２３】
２組のラジアル磁気軸受(3)(4)は、アキシアル磁気軸受(1) の後側において前後方向に所定の間隔をおいて配置されており、これらの間にモータ(8) が配置されている。前側の第１のラジアル磁気軸受(3) は、回転体(1) をＸ軸方向の両側から挟むように配置された１対のラジアル電磁石(13a)(13b)、および回転体(1) をＹ軸方向の両側から挟むように配置された１対のラジアル磁気軸受(13c)(13d)を備えている。これらのラジアル電磁石は符号(13)で総称し、区別する必要があるときは、Ｘ軸方向の一方の電磁石(13a) を第１Ｘ軸電磁石、他方の電磁石(13b) を第２Ｘ軸電磁石、Ｙ軸方向の一方の電磁石(13c) を第１Ｙ軸電磁石、他方の電磁石(13d) を第２Ｙ軸電磁石と呼ぶことにする。同様に、後側の第２のラジアル電磁石(4) も、第１Ｘ軸電磁石(14a) 、第２Ｘ軸電磁石(14b) 、第１Ｙ軸電磁石(14c) および第２Ｙ軸電磁石(14d) を備えている。これらのラジアル電磁石(14a)(14b)(14c)(14d)も、符号(14)で総称する。
【００２４】
前側の第１のラジアル位置センサユニット(6) は、第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍に配置されており、Ｘ軸電磁石(13a)(13b)の近傍においてＸ軸方向の両側から回転体(1) を挟むように配置された１対のラジアル位置センサ(15a)(15b)、Ｙ軸電磁石(13c)(13d)の近傍においてＹ軸方向の両側から回転体(1) を挟むように配置された１対のラジアル位置センサ(15c)(15d)を備えている。これらのラジアル位置センサは符号(15)で総称し、区別する必要があるときは、Ｘ軸方向の一方のセンサ(15a) を第１Ｘ軸センサ、他方のセンサ(15b) を第２Ｘ軸センサ、Ｙ軸方向の一方のセンサ(15c) を第１Ｙ軸センサ、他方のセンサ(15d) を第２Ｙ軸センサと呼ぶことにする。同様に、後側の第２のラジアル位置センサユニット(7) も、第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍に配置されており、第１Ｘ軸センサ(16a) 、第２Ｘ軸センサ(16b) 、第１Ｙ軸センサ(16c) および第２Ｙ軸センサ(16d) を備えている。これらのラジアル位置センサ(16a)(16b)(16c)(16d)も、符号(16)で総称する。各ラジアル位置センサ(15)(16)は、回転体(1) の外周面との距離に比例する距離信号を出力する。そして、制御装置(9) は、第１のユニット(6) の１対のＸ軸センサ(15a)(15b)の距離信号の差を演算することにより、第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍における回転体(1) のＸ軸方向の位置すなわち変位を求め、同ユニット(6) の１対のＹ軸センサ(15c)(15d)の距離信号の差を演算することにより、同位置における回転体(1) のＹ軸方向の位置すなわち変位を求めるようになっている。同様に、制御装置(9) は、第２のユニット(7) の１対のＸ軸センサ(16a)(16b)の距離信号の差および１対のＹ軸センサ(16c)(16d)の距離信号の差より、第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍における回転体(1) のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置すなわち変位を求めるようになっている。
【００２５】
前側の第１の保護軸受(10)は、たとえば、２個のアンギュラ玉軸受が組合わされたものであり、アキシアル荷重とラジアル荷重の両方を受けられるようになっている。軸受(10)の外輪は図示しない磁気軸受装置のケーシングに固定され、内輪が回転体(1) の外周面に形成された円周みぞ(17)の部分にアキシアル方向およびラジアル方向に適当な間隙をあけて臨ませられている。後側の第２の保護軸受(11)は、たとえば、深みぞ玉軸受よりなり、ラジアル荷重を受けられるようになっている。軸受(11)の外輪は上記のケーシングに固定され、内輪は回転体(1) の外周面に適当な間隙をあけて対向するように配置されている。そして、第１の軸受(10)の内輪と回転体(1) との間のアキシアル方向の間隙の大きさにより、回転体(1) のアキシアル方向の可動範囲が規制され、各軸受(10)(11)の内輪と回転体(1) との間のラジアル方向の間隙の大きさにより、回転体(1) のラジアル方向の可動範囲が規制される。
【００２６】
制御装置(9) は、前記のようにして求めた回転体(1) のＺ軸方向の変位、２組のラジアル磁気軸受(3)(4)の近傍におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の変位に基づいて、各電磁石(12)(13)(14)に流れる励磁電流の大きさを制御し、これにより、回転体(1) が後述する磁気的中心位置に保持されるようになっている。
【００２７】
上記の磁気軸受装置には、機械的中心位置、磁気的中心位置および対センサ中立位置がある。機械的中心位置は、保護軸受(10)(11)により規制される可動範囲の中心の位置であり、アキシアル方向については、第１の保護軸受(10)の内輪が回転体(1) のみぞ(17)のアキシアル方向の中央にきて、内輪の端面とこれに対向するみぞ(17)の側面とのアキシアル方向の間隙が両側において互いに等しくなる位置であり、ラジアル方向については、回転体(1) の中心が２組の保護軸受(10)(11)の中心に一致して、回転体(1) と保護軸受(10)(11)の内輪とのラジアル方向の間隙が全周にわたって等しくなる位置である。磁気的中心位置は、各磁気軸受(2)(3)(4) の対向する各対の電磁石(12)(13)(14)の中心の位置である。対センサ中立位置は、アキシアル方向については、回転体(1) の前端面とアキシアル位置センサ(5) との距離が予め設定された所定値になるような位置であり、ラジアル方向については、各ラジアル位置センサユニット(6)(7)の対向する各対のラジアル位置センサ(15)(16)の中心の位置である。
【００２８】
上記の磁気軸受装置において、回転体(1) が停止しているときは、各磁気軸受(2)(3)(4) は駆動されておらず、回転体(1) は、電磁石(2)(3)(4) やセンサ(5)(15)(16) に接触しないよう、保護軸受(10)(11)によって支持されている。そして、回転体(1) が回転を始める前に、制御装置(9) によって各磁気軸受(2)(3)(4) が制御され、回転体(1) が保護軸受(10)(11)から浮上して、磁気的中心位置に保持される。
【００２９】
図３は第１実施形態における回転体(1) 起動時の制御装置(9) の動作の１例を示すフローチャートであり、図５は第２実施形態における同様のフローチャートである。
【００３０】
第１実施形態の場合、制御装置(9) は、対センサ中立位置を仮浮上位置として回転体(1) を仮浮上させ、このときに各電磁石(12)(13)(14)に流れる励磁電流から回転体(1) の設置姿勢と磁気的中心位置を推定し、この磁気的中心位置に回転体(1) を磁気浮上させる。第２実施例の場合、制御装置(9) は、機械的中心位置を仮浮上位置として回転体(1) を仮浮上させ、このときに各電磁石(12)(13)(14)に流れる励磁電流から回転体(1) の設置姿勢と磁気的中心位置を推定し、この磁気的中心位置に回転体(1) を磁気浮上させる。
【００３１】
警報装置(18)は、たとえばランプ、ブザー、ディスプレイ装置などよりなる。第１実施形態の場合、警報装置(18)は、対センサ中立位置と磁気的中心位置との差が大きい場合に警報を発する警報手段を構成している。第２実施形態の場合、警報装置(18)は、機械的中心位置と磁気的中心位置との差が大きい場合に警報を発する警報手段を構成している。
【００３２】
次に、図３のフローチャートを参照して、第１実施形態における回転体(1) 起動時の制御装置(9) の動作の１例について説明する。
【００３３】
図３において、磁気軸受装置の起動指令が制御装置(9) に入力すると、まず、対センサ中立位置を目標値として各磁気軸受(3)(4)(5) を制御することにより、回転体(1) が対センサ中立位置（仮浮上位置）に仮浮上させられ、その位置に保持される（ステップ101 ）。
【００３４】
回転体(1) が対センサ中立位置に保持されたならば、そのときに各電磁石(12)(13)(14)に流れる励磁電流が検出され（ステップ102 ）、次に説明するように、上記の励磁電流から、回転体(1) の設置姿勢と磁気的中心位置の推定が行われる（ステップ103 ）。
【００３５】
制御装置(9) には、回転体(1) の各ラジアル磁気軸受(3)(4)の部分の半径、フランジ部(1a)の厚み（アキシアル方向寸法）、重量、重心位置、各磁気軸受(2)(3)(4) の各電磁石(12)(13)(14)の特性、対向する各対の電磁石(12)(13)(14)の相互間隔などが記憶されている。そして、まず、各対の電磁石(12)(13)(14)の励磁電流より、回転体(1) の設置姿勢が推定される。
【００３６】
回転体(1) の設置姿勢には、回転体(1) すなわちＺ軸が水平になった横置姿勢、回転体(1) が垂直になってＺ軸正方向が上になった正立姿勢、回転体(1) が垂直になってＺ軸正方向が下になった倒立姿勢がある。また、横置姿勢には、Ｘ軸が垂直になってＸ軸正方向が上になったＸ軸正立姿勢およびＸ軸正方向が下になったＸ軸倒立姿勢、ならびにＹ軸が垂直になってＹ軸正方向が上になったＹ軸正立姿勢およびＹ軸正方向が下になったＹ軸倒立姿勢がある。
【００３７】
対センサ中立位置と磁気的中心位置との間にずれがあったとしても、一般に、そのずれは小さい。また、一般に、対をなす２個の電磁石には同じ特性のものが使用され、これら２個の電磁石と回転体(1) との距離（空隙）および各電磁石の励磁電流が互いに等しい場合、各電磁石が回転体(1) に及ぼす磁気吸引力は互いに等しくなる。
【００３８】
次に、アキシアル磁気軸受(2) の２個の電磁石(12)を例にとって、Ｚ軸の姿勢の推定について説明する。図１のようにＺ軸が水平に配置されている横置姿勢の場合、すなわち対をなす２個のアキシアル電磁石(12)が水平方向に配置されている場合、Ｚ軸方向については、回転体(1) には２個の電磁石(12)による水平方向の吸引力だけが作用し、回転体(1) が対センサ中立位置に保持されている状態では、２個の電磁石(12)による吸引力が互いにつり合っている。そして、対センサ中立位置と磁気的中心位置が合致している場合は、２個の電磁石(12)と回転体(1) のフランジ部(1a)との距離が互いに等しくなるため、２個の電磁石(12)の励磁電流は互いに等しくなる。対センサ中立位置と磁気的中心位置がずれている場合は、２個の電磁石(12)の励磁電流は等しくならないが、前述のようにそのずれは小さいので、２個の電磁石(12)の励磁電流の差は小さい。したがって、２個の電磁石(12)の励磁電流の差が所定値より小さい場合は、Ｚ軸が水平に配置されている横置姿勢であると推定される。これに対し、Ｚ軸が垂直に配置されている場合、すなわち対をなす２個の電磁石(12)が垂直方向に配置されている場合、Ｚ軸方向については、回転体(1) には自身の重量による垂直方向の力と２個の電磁石(12)による垂直方向の吸引力が作用し、下側の電磁石(12)による下向きの吸引力に重量による下向きの力を加えたものと、上側の電磁石(12)による上向きの吸引力とが互いにつり合っている。このため、回転体(1) が対センサ中立位置に保持されていても、上側の電磁石(12)による吸引力は下側の電磁石(12)による吸引力よりかなり大きくなる。したがって、２個の電磁石(12)の励磁電流の差が所定値より大きい場合は、Ｚ軸が垂直方向に配置されていると推定され、このうち、第１電磁石(12a) の励磁電流が第２電磁石(12b) の励磁電流より大きい場合は正立姿勢、逆の場合は倒立姿勢であると推定される。
【００３９】
次に、第４図を参照して、Ｚ軸の姿勢の推定についてさらに詳細に説明する。
【００４０】
第１アキシアル電磁石(12a) に流れる励磁電流をＩZ1、第２アキシアル電磁石(12b) に流れる励磁電流をＩZ2とすると、これらは次の式(1) および(2) で表わされる。
【００４１】
ＩZ1＝ＩO ＋ＩC   …  (1)
ＩZ2＝ＩO −ＩC   …  (2)
ここで、ＩO は予め定められた一定の定常電流、ＩC は回転体(1) の位置によって変わる制御電流である。
【００４２】
回転体(1) が磁気的中心位置にあるとき、第１アキシアル電磁石(12a) と回転体(1) との空隙と、第２アキシアル電磁石(12b) と回転体(1) との空隙は互いに等しい。このときの空隙の大きさをＸO とする。アキシアル方向における対センサ中立位置と磁気的中心位置との誤差すなわち機械的ずれ（対センサ中立位置のＺ座標値−磁気的中心位置のＺ座標値）をΔとすると、回転体(1) が対センサ中立位置にあるときの第１アキシアル電磁石(12a) と回転体(1) との空隙は（ＸO ＋Δ）、第２アキシアル電磁石(12b) と回転体(1) との空隙は（ＸO −Δ）となる。また、回転体(1) が対センサ中立位置にあるときの第１アキシアル電磁石(12a) による磁気吸引力をＦ1 、第２電磁石(12b) による磁気吸引力をＦ2 とすると、これらは次の式(3) および(4) で表わされる。
【００４３】
Ｆ1 ＝Ｋ・〔ＩZ1／（ＸO ＋Δ）〕2   …  (3)
Ｆ2 ＝Ｋ・〔ＩZ2／（ＸO −Δ）〕2   …  (4)
ここで、Ｋは定数である。
【００４４】
図４(a) のようにＺ軸が水平になった横置姿勢の場合、ＩZ1およびＩZ2はともに常に非飽和であり、前記の式(1) および(2) が成立ち、したがって、これらの間に次の式(5) が成立つ。
【００４５】
ＩZ1＋ＩZ2＝（ＩO ＋ＩC ）＋（ＩO −ＩC ）＝２・ＩO   …  (5)
また、横置姿勢の場合、前述のように、ＩZ1とＩZ2の差は小さい。したがって、上記の式(5) が成立ち、かつＩZ1とＩZ2の差が小さい場合は、横置姿勢であると推定される。
【００４６】
図４(b) のようにＺ軸正方向が上になった正立姿勢の場合、ＩZ1が０に飽和する飽和状態と、ＩZ1およびＩZ2がともに非飽和である非飽和状態とがある。
【００４７】
正立姿勢の飽和状態の場合、次の式(6) および(7) が成立つ。
【００４８】
ＩZ1＋ＩZ2＞２・ＩO   …  (6)
ＩZ1＝０  …  (7)
したがって、上記の式(6) および(7) が成立つ場合は、正立姿勢（飽和状態）であると推定される。
【００４９】
正立姿勢の非飽和状態の場合、前記の式(1) および(2) が成立ち、したがって、ＩZ1とＩZ2の間に前記の式(5) が成立つ。また、正立姿勢の場合、前述のように、ＩZ1はＩZ2より小さく、これらの差は大きい。したがって、前記の式(5) が成立ち、かつＩZ1がＩZ2より小さくて、これらの差が大きい場合は、正立姿勢（非飽和状態）であると推定される。
【００５０】
図４(c) にようにＺ軸正方向が下になった倒立姿勢の場合、ＩZ2が０に飽和する飽和状態と、ＩZ1およびＩZ2がともに非飽和である非飽和状態とがある。
【００５１】
倒立姿勢の飽和状態の場合、前記の式(6) と次の式(8) が成立つ。
【００５２】
ＩZ1＝０  …  (8)
したがって、式(6) および(8) が成立つ場合は、倒立姿勢（飽和状態）であると推定される。
【００５３】
倒立姿勢の非飽和状態の場合、前記の式(1) および(2) が成立ち、したがって、ＩZ1とＩZ2の間に前記の式(5) が成立つ。また、倒立姿勢の場合、前述のように、ＩZ1はＩZ2より大きく、これらの差は大きい。したがって、前記の式(5) が成立ち、かつＩZ1がＩZ2より大きくて、これらの差が大きい場合は、倒立姿勢（非飽和状態）であると推定される。
【００５４】
Ｘ軸の姿勢の推定は、第１のラジアル磁気軸受(3) の２個のＸ軸電磁石(13a)(13b)の励磁電流の比較および／または第２のラジアル磁気軸受(4) の２個のＸ軸電磁石(14a)(14b)の励磁電流の比較を行うことにより、上記と同様に行われる。Ｙ軸の姿勢の推定についても同様である。
【００５５】
さらに詳しく説明すると、Ｘ軸が水平になっている場合、第１Ｘ軸電磁石(13a) および第２Ｘ軸電磁石(13b) に流れる励磁電流の間に、前述の図４(a) の横置姿勢の場合のＩZ1とＩZ2の間の関係と同じ関係が生じる。Ｘ軸正立姿勢の場合、第１Ｘ軸電磁石(13a) および第２Ｘ軸電磁石(13b) に流れる励磁電流の間に、前述の図４(b) の正立姿勢の場合のＩZ1とＩZ2の間の関係と同じ関係が生じる。Ｘ軸倒立姿勢の場合、第１Ｘ軸電磁石(13a) および第２Ｘ軸電磁石(13b) に流れる励磁電流の間に、前述の図４(c) の倒立姿勢の場合のＩZ1とＩZ2の間の関係と同じ関係が生じる。したがって、これら１対の電磁石(13a)(13b)に流れる励磁電流を調べることにより、Ｘ軸が水平姿勢、Ｘ軸正立姿勢およびＸ軸倒立姿勢のいずれであるかを推定することができる。Ｙ軸についても、同様に、第１Ｙ軸電磁石(13c) と第２Ｙ軸電磁石(14d) に流れる励磁電流を調べることにより、Ｙ軸が水平姿勢、Ｙ軸正立姿勢およびＹ軸倒立姿勢のいずれであるかを推定することができる。
【００５６】
回転体(1) の設置姿勢の推定の手順は任意であるが、たとえば、Ｚ軸、Ｘ軸、Ｙ軸の順に行われる。Ｚ軸についての推定の結果、正立姿勢あるいは倒立姿勢であった場合は、Ｘ軸およびＹ軸は水平になっているので、Ｘ軸およびＹ軸の姿勢を推定する必要はない。しかし、前述のようにして、Ｘ軸およびＹ軸が水平になっていることを確認することができる。Ｚ軸についての推定の結果、横置姿勢であった場合は、Ｘ軸について姿勢の推定が行われる。その結果、Ｘ軸正立姿勢あるいはＸ軸倒立姿勢であった場合は、Ｙ軸は水平になっているので、Ｙ軸の姿勢を推定する必要はないが、前述のようにして、Ｙ軸が水平になっていることを確認することができる。Ｘ軸についての推定の結果、Ｘ軸が水平であった場合は、Ｙ軸についての姿勢の推定が行われ、前述のようにして、Ｙ軸正立姿勢であるかＹ軸倒立姿勢であるか推定される。
【００５７】
回転体(1) の設置姿勢の推定が終わると、各対の電磁石(12)(13)(14)の励磁電流に基づいて、アキシアル磁気軸受(2) におけるＺ軸方向の磁気的中心位置、ならびに各ラジアル磁気軸受(3)(4)におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の磁気的中心位置が推定される。
【００５８】
次に、アキシアル磁気軸受(2) の２個の電磁石(12)を例にとって、Ｚ軸方向の磁気的中心位置の推定について説明する。各電磁石(12)による吸引力は、前述のように、励磁電流の２乗に比例、電磁石(12)と回転体(1) との距離の２乗に反比例し、その比例定数は電磁石(12)の特性によって決まる。なお、通常は、対をなす２個の電磁石については、前述のように、同じ特性のものが使用されるので、上記の比例定数は互いに等しい。図１のようにＺ軸が水平に配置されている場合、前述のように、２個の電磁石(12)による吸引力がつり合っており、このつり合いの状態は、比例定数、電磁石(12)と回転体(1) との距離、および電磁石(12)の励磁電流を用いた式により表される。比例定数は電磁石(12)の特性から、２個の電磁石(12)と回転体(1) との距離の和は２個の電磁石のアキシアル方向の相互間隔と回転体(1) のフランジ部(1a)の厚みとからそれぞれわかっており、各電磁石(12)の励磁電流はステップ３において検出されているので、上記のつり合いの式より、各電磁石(12)と回転体(1) との間隔が求められる。そして、これより、各電磁石(12)と回転体(1) との距離が互いに等しくなる磁気的中心位置と、対センサ中立位置とのずれが求められ、磁気的中心位置が求められる。これに対し、Ｚ軸が垂直に配置されている場合、前述のように、下側の電磁石(12)による下向きの吸引力に回転体(1) の重量による下向きの力を加えたものと、上側の電磁石(12)による上向きの吸引力とが互いにつり合っており、このつり合いの状態は、上記のつり合いの式に回転体(1) の重量による力を加えた式により表される。そして、この重量による力は回転体(1) の重量からわかっているので、上記と同様に、磁気的中心位置と対センサ中立位置とのずれ、および磁気的中心位置が求められる。第１のラジアル磁気軸受(3) の部分において、Ｘ軸方向の磁気的中心位置の推定は２個のＸ軸電磁石(13a)(13b)の励磁電流に基づき、Ｙ軸方向の磁気的中心位置の推定は２個のＹ軸電磁石(13c)(13d)の励磁電流に基づき、上記と同様に行われる。また、第２のラジアル磁気軸受(4) の部分において、Ｘ軸方向の磁気的中心位置の推定は２個のＸ軸電磁石(14a)(14b)の励磁電流に基づき、Ｙ軸方向の磁気的中心位置の推定は２個のＹ軸電磁石(14c)(14d)の励磁電流に基づき、上記と同様に行われる。なお、Ｚ軸が垂直に配置されている場合は、Ｘ軸とＹ軸はともに水平に配置されるので、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の磁気的中心位置の推定は回転体(1) の重量による力を考慮せずに行われるが、Ｚ軸が水平に配置されている場合は、Ｘ軸とＹ軸のいずれかが垂直に配置されるので、垂直に配置された制御軸については、回転体(1) の重量による力（分力）を考慮して磁気的中心位置の推定が行われる。Ｚ軸が水平に配置されている場合、回転体(1) の重量は２組のラジアル磁気軸受(3)(4)によって支持されるが、各ラジアル磁気軸受(3)(4)の部分において回転体(1) に作用する重量による力は、回転体(1) の重量と重心位置とから求められる。
【００５９】
次に、図４を参照して、Ｚ軸方向の磁気的中心位置の推定についてさらに詳細に説明する。
【００６０】
図４(a) の横置姿勢の場合、次の式(9) によりずれΔが演算され、対センサ中立位置位置にこのΔを加算することにより、磁気的中心位置が求められる。
【００６１】
Δ＝ＸO ・（ＩZ1−ＩZ2）／（ＩZ1＋ＩZ2）  …  (9)
ＸO は予め設定された値であり、ＩZ1、ＩZ2は測定値である。したがって、式(9) を用いてΔを演算することができる。
【００６２】
参考のため、上記の式(9) が導かれる手順を説明する。
【００６３】
横置姿勢の場合、第１アキシアル電磁石(12a) による吸引力Ｆ1 と第２アキシアル電磁石(12b) による吸引力Ｆ2 が互いにつりあうので、これらの間に次の式(10)が成立つ。
【００６４】
Ｆ1 ＝Ｆ2   …  (10)
式(10)に式(3) および(4) を代入すると、次の式(11)のようになる。
【００６５】
Ｋ・〔ＩZ1／（ＸO ＋Δ）〕2 ＝Ｋ・〔ＩZ2／（ＸO −Δ）〕2   …  (11)
式(11)において、ＩZ1、ＩZ2、（ＸO ＋Δ）、（ＸO −Δ）は全て正の値であるから、次のように書き替えられる。
【００６６】
ＩZ1／（ＸO ＋Δ）＝ＩZ2／（ＸO −Δ）  …  (12)
式(12)を展開して整理すると次のように順次書き替えられる。
【００６７】
ＩZ1・（ＸO −Δ）＝ＩZ2・（ＸO ＋Δ）
ＩZ1・ＸO −ＩZ1・Δ＝ＩZ2・ＸO ＋ＩZ2・Δ
（ＩZ1＋ＩZ2）・Δ＝（ＩZ1−ＩZ2）・ＸO   (13)
そして、この式(13)より式(9) が得られる。
【００６８】
図４(b) の正立姿勢であって、飽和状態の場合、次の式(14)によりずれΔが演算され、前記同様に、磁気的中心位置が求められる。
【００６９】
Δ＝ＸO −ＩZ2√（Ｋ／Ｍｇ）  …  (14)
ＸO は予め設定された値、ＩZ2は測定値、Ｋは定数、Ｍｇは回転体(1) の重量である。したがって、式(14)を用いてΔを演算することができる。
【００７０】
参考のため、上記の式(14)が導かれる手順を説明する。
【００７１】
正立姿勢で飽和状態の場合、ＩZ1が０であって、Ｆ1 が０であるため、回転体(1) の重量ＭｇはＦ2 によって支持される。したがって、次の式(15)が成立つ。
【００７２】
Ｆ2 ＝Ｍｇ  …  (15)
式(15)に式(4) を代入すると、次のようになる。
【００７３】
Ｋ・〔ＩZ2／（ＸO −Δ）〕2 ＝Ｍｇ  …  (16)
式(16)より、次の式(17)が得られる。
【００７４】
ＩZ2／（ＸO −Δ）＝√（Ｍｇ／Ｋ）  …  (17)
式(17)を整理すると、順次次のように書き替えられる。
【００７５】
ＩZ2＝（ＸO −Δ）・√（Ｍｇ／Ｋ）
（ＸO −Δ）＝ＩZ2・√（Ｋ／Ｍｇ）  …  (18)
そして、式(18)より、式(14)が得られる。
【００７６】
図４(b) の正立姿勢であって、非飽和状態の場合、次の式(19)によりずれΔが演算され、前記同様に、磁気的中心位置が求められる。
【００７７】
Δ＝〔−ｂ−√（ｂ2 −４・ａ・ｃ）〕／２・ａ  …  (19)
ここで、
ａ＝ＩZ12 −ＩZ22 −２・ＸO 2 ・Ｍｇ／Ｋ
ｂ＝−（２・ＩZ12 ・ＸO ＋２・ＩZ22 ・ＸO ）
ｃ＝ＩZ12 ・ＸO 2 −ＩZ22 ・ＸO 2 ＋ＸO 4 ・Ｍｇ／Ｋ
である。
【００７８】
ＸO は予め設定された値、ＩZ1、ＩZ2は測定値、Ｋは定数、Ｍｇは回転体(1) の重量である。したがって、式(19)を用いてΔを演算することができる。
【００７９】
参考のため、上記の式(19)が導かれる手順を説明する。
【００８０】
正立姿勢で非飽和状態の場合、Ｆ1 、Ｆ2 、Ｍｇのつりあいより、次の式(20)が成立つ。
【００８１】
Ｆ2 −Ｆ1 ＝Ｍｇ  …  (20)
式(20)に式(3) および(4) を代入すると、次のようになる。
【００８２】
Ｋ・〔ＩZ2／（ＸO −Δ）〕2 −Ｋ・〔ＩZ1／（ＸO ＋Δ）〕2 ＝Ｍｇ…  (21)
式(21)を整理すると、順次次のように書き替えられる。
【００８３】
〔ＩZ2／（ＸO −Δ）〕2 −〔ＩZ1／（ＸO ＋Δ）〕2 ＝Ｍｇ／Ｋ
〔ＩZ2／（ＸO −Δ）＋ＩZ1／（ＸO ＋Δ）〕
・〔ＩZ2／（ＸO −Δ）−ＩZ1／（ＸO ＋Δ）〕＝Ｍｇ／Ｋ
｛〔ＩZ2・（ＸO ＋Δ）＋ＩZ1・（ＸO −Δ）〕／（ＸO 2 −Δ2 ）｝
・｛〔ＩZ2・（ＸO ＋Δ）−ＩZ1・（ＸO −Δ）〕／（ＸO 2 −Δ2 ）｝
＝Ｍｇ／Ｋ
〔ＩZ22 ・（ＸO ＋Δ）2 −ＩZ12 ・（ＸO −Δ）2 〕／（ＸO 2 −Δ2 ）2 
＝Ｍｇ／Ｋ
（ＸO 2 −Δ2 ）2 ・Ｍｇ／Ｋ
＝ＩZ22 ・（ＸO ＋Δ）2 −ＩZ12 ・（ＸO −Δ）2 
0003680226.tif 000002
式(22)において、Δ4 ＜＜ＸO 4 として、Δ4 の項を削除すると、
0003680226.tif 000003
式(23)をΔについて整理すると、次のようになる。
【００８４】
0003680226.tif 000004
式(24)はΔに関する２次式であり、Δ2 、Δ1 、Δ0 の各係数をそれぞれａ、ｂ、ｃとすると、２次方程式の解の公式より式(19)が得られる。
【００８５】
図４(c) の倒立姿勢であって、飽和状態の場合、次の式(25)によりずれΔが演算され、前記同様に、磁気的中心位置が求められる。
【００８６】
Δ＝−ＸO ＋ＩZ1√（Ｋ／Ｍｇ）  …  (25)
ＸO は予め設定された値、ＩZ1は測定値、Ｋは定数、Ｍｇは回転体(1) の重量である。したがって、式(25)を用いてΔを演算することができる。
【００８７】
倒立姿勢で飽和状態の場合、ＩZ2が０であって、Ｆ2 が０であるため、回転体(1) の重量ＭｇはＦ1 によって支持される。したがって、次の式(26)が成立つ。
【００８８】
Ｆ1 ＝Ｍｇ  …  (26)
そして、図４(b) の正立姿勢で飽和状態の場合と同様の手順により、式(26)から式(25)が導かれる。
【００８９】
図４(c) の倒立姿勢であって、非飽和状態の場合、次の式(27)によりずれΔが演算され、前記同様に、磁気的中心位置が求められる。
【００９０】
Δ＝〔−ｂ−√（ｂ2 −４・ａ・ｃ）〕／２・ａ  …  (27)
ここで、
ａ＝ＩZ12 −ＩZ22 ＋２・ＸO 2 ・Ｍｇ／Ｋ
ｂ＝−（２・ＩZ12 ・ＸO ＋２・ＩZ22 ・ＸO ）
ｃ＝ＩZ12 ・ＸO 2 −ＩZ22 ・ＸO 2 −ＸO 4 ・Ｍｇ／Ｋ
である。
【００９１】
ＸO は予め設定された値、ＩZ1、ＩZ2は測定値、Ｋは定数、Ｍｇは回転体(1) の重量である。したがって、式(27)を用いてΔを演算することができる。
【００９２】
正立姿勢で非飽和状態の場合、Ｆ1 、Ｆ2 、Ｍｇのつりあいより、次の式(28)が成立つ。
【００９３】
Ｆ1 −Ｆ2 ＝Ｍｇ  …  (28)
そして、図４(b) の正立姿勢で非飽和状態の場合と同様の手順により、式(28)から式(27)が導かれる。
【００９４】
Ｘ軸方向およびＹ軸方向の磁気的中心位置の推定は、各ラジアル磁気軸受(3)(4)について、それぞれ、上記と同様に行われる。
【００９５】
Ｘ軸方向の磁気的中心位置の推定についてさらに詳細に説明すると、正立姿勢、倒立姿勢、Ｙ軸正立姿勢あるいはＹ軸倒立姿勢の場合、Ｘ軸は水平になっているので、図４(a) の横置姿勢におけるＺ軸方向の磁気的中心位置の推定の場合と同様の式を用いて、Ｘ軸方向の磁気的中心位置を求めることができる。Ｘ軸正立姿勢の場合は、図４(b) の正立姿勢におけるＺ軸方向の磁気的中心位置の推定の場合と同様の式を用いて、Ｘ軸方向の磁気的中心位置を求めることができる。なお、Ｘ軸正立姿勢あるいはＸ軸倒立姿勢の場合、式(14)、(19)、(25)あるいは(27)に相当する式において、回転体(1) 重量Ｍｇのかわりに、各ラジアル磁気軸受(3)(4)の部分における重量Ｍｇの分力が用いられる。この各分力は、回転体(1) の重心位置、各ラジアル磁気軸受(3)(4)の位置に関するデータなどを用いて求めることができる。Ｙ軸方向の磁気的中心位置の推定についても同様である。
【００９６】
磁気的中心位置の推定を行った結果、いずれかの対の電磁石(12)(13)(14)の部分において仮浮上位置（対センサ中立位置）と磁気的中心位置とのずれが予め定められた所定値より大きい場合は、警報信号が制御装置(9) から警報装置(18)に出力され、警報装置(18)から光や音で警報が発せられる。
【００９７】
ステップ103 における回転体(1) の設置姿勢および磁気的中心位置の推定が終了したならば、Ｘ、Ｙ、Ｚ各制御軸の制御パラメータの決定が行われる（ステップ104 ）。制御装置(9) における電磁石(12)(13)(14)の制御は各制御軸ごとに行われるが、前述のように、制御軸が水平に配置されている場合と垂直に配置されている場合とで力のつり合いの条件が異なるので、各制御軸の姿勢によって最適な制御パラメータは異なる。このため、制御装置(9) には、各制御軸ごとに水平な姿勢の場合に最適な制御パラメータと垂直な姿勢のときに最適な制御パラメータが記憶されており、各制御軸ごとに姿勢によって最適な制御パラメータが選択される。なお、具体的な制御パラメータとしては、たとえば磁気軸受制御系の伝達関数や各電磁石に供給されるバイアス電流値があり、予め設定された複数の伝達関数、バイアス電流値の中から最適なものが選択される。
【００９８】
ステップ104 において制御パラメータの決定が行われたならば、各磁気軸受(3)(4)(5) を制御することにより、回転体(1) が磁気的中心位置に浮上させられ、その位置に保持される（ステップ６）。そして、モータ(8) を駆動することにより、回転体(1) の回転が開始される。
【００９９】
次に、図５のフローチャートを参照して、第２実施形態における回転体(1) 起動時の制御装置(9) の動作の１例について説明する。
【０１００】
図５において、磁気軸受装置の起動指令が制御装置(9) に入力すると、次のように、機械的中心位置の検出が行われる（ステップ201 ）。すなわち、まず、第１アキシアル電磁石(12a) にのみ所定の励磁電流が供給される。これにより、回転体(1) はＺ軸の負方向に吸引され、みぞ(17)の後側の側面が保護軸受(10)の内輪の後側の端面に接触するＺ軸負方向極限位置まで移動するので、このときのアキシアル位置センサ(5) の出力から、Ｚ軸上の所定位置を原点とするＺ軸負方向極限位置座標ＺA が求められる。次に、第２アキシアル電磁石(12b) にのみ所定の励磁電流が供給される。これにより、回転体(1) はＺ軸の正方向に吸引され、みぞ(17)の前側の側面が保護軸受(10)の内輪の前側の端面に接触するＺ軸正方向極限位置まで移動するので、このときのアキシアル位置センサ(5) の出力から、Ｚ軸正方向極限位置座標ＺB が求められる。そして、〔（ＺA ＋ＺB ）／２〕を演算することにより、アキシアル方向の機械的中心位置座標ＺD が求められる。次に、２組のラジアル磁気軸受(3)(4)の第１Ｘ軸電磁石(13a)(14a)に所定の励磁電流が供給される。これにより、回転体(1) はＸ軸の負方向に吸引され、外周面が２組の保護軸受(10)(11)の内輪の内周面に接触するＸ軸負方向極限位置まで移動するので、このときの第１のラジアル位置センサユニット(6) の１対のＸ軸センサ(15a)(15b)の出力から、これらのセンサ(15a)(15b)間の中央を原点とする第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍におけるＸ軸負方向極限位置座標Ｘ1Aが求められるとともに、第２のラジアル位置センサユニット(7) の１対のＸ軸センサ(16a)(16b)の出力から、これらのセンサ(16a)(16b)間の中央を原点とする第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍におけるＸ軸負方向極限位置座標Ｘ2Aが求められる。次に、２組のラジアル磁気軸受(3)(4)の第２Ｘ軸電磁石(13b)(14b)に所定の励磁電流が供給される。これにより、回転体(1) はＸ軸の正方向に吸引されて、Ｘ軸正方向極限位置まで移動するので、上記と同様に、第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍におけるＸ軸正方向極限位置座標Ｘ1Bが求められるとともに、第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍におけるＸ軸正方向極限位置座標Ｘ2Bが求められる。そして、〔（Ｘ1A＋Ｘ1B）／２〕を演算することにより、第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍におけるラジアル方向の機械的中心位置座標Ｘ1Dが求められるとともに、〔（Ｘ2A＋Ｘ2B）／２〕を演算することにより、第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍におけるラジアル方向の機械的中心位置座標Ｘ2Dが求められる。次に、２組のラジアル磁気軸受(3)(4)の第１Ｙ軸電磁石(13c)(14c)に所定の励磁電流が供給される。これにより、回転体(1) はＹ軸の負方向に吸引され、外周面が２組の保護軸受(10)(11)の内輪の内周面に接触するＹ軸負方向極限位置まで移動するので、このときの第１のラジアル位置センサユニット(6) の１対のＹ軸センサ(15c)(15d)の出力から、これらのセンサ(15c)(15d)間の中央を原点とする第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍におけるＹ軸負方向極限位置座標Ｙ1Aが求められるとともに、第２のラジアル位置センサユニット(7) の１対のＹ軸センサ(16c)(16d)の出力から、これらのセンサ(16c)(16d)間の中央を原点とする第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍におけるＹ軸負方向極限位置座標Ｙ2Aが求められる。次に、２組のラジアル磁気軸受(3)(4)の第２Ｙ軸電磁石(13d)(14d)に所定の励磁電流が供給される。これにより、回転体(1) はＹ軸の正方向に吸引されて、Ｙ軸正方向極限位置まで移動するので、上記と同様に、第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍におけるＹ軸正方向極限位置座標値Ｙ1Bが求められるとともに、第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍におけるＹ軸正方向極限位置座標値Ｙ2Bが求められる。そして、〔（Ｙ1A＋Ｙ1B）／２〕を演算することにより、第１のラジアル磁気軸受(3) の近傍におけるラジアル方向の機械的中心位置座標Ｙ1Dが求められるとともに、〔（Ｙ2A＋Ｙ2B）／２〕を演算することにより、第２のラジアル磁気軸受(4) の近傍におけるラジアル方向の機械的中心位置座標Ｙ2Dが求められる。
【０１０１】
ステップ201 において機械的中心位置が検出されたならば、各磁気軸受(3)(4)(5) を制御することにより、回転体(1) が機械的中心位置に仮浮上させられ、その位置に保持される（ステップ202 ）。なお、この発明においては、回転体(1) の機械的中心位置への浮上は、以下に述べる磁気的中心位置の推定に必要なデータをとるためのものであるので、前述の特開平２−１０７８１５号公報に記載されているような厳密な機械的中心位置でなくてもよく、これから多少ずれたていてもよい。すなわち、厳密な機械的中心位置ではなく、その近傍の機械的略中心位置を求めて、その位置の近傍に回転体(1) を浮上させればよい。回転体(1) が機械的中心位置に保持されたならば、そのときに各電磁石(12)(13)(14)に流れる励磁電流が検出され（ステップ203 ）、次に説明するように、上記の励磁電流から、回転体(1) の設置姿勢と磁気的中心位置の推定が行われる（ステップ204 ）。この動作は第１実施形態の図３のステップ102 および103 のものと同じであり、この場合も、仮浮上位置（機械的略中心位置）と磁気的中心位置とのずれが所定値より大きければ、前記同様に、警報装置(18)から警報が発せられる。そして、以下、第１実施形態の場合と同様に、制御パラメータの決定（ステップ205 ）および回転体(1) の磁気的中心位置への磁気浮上（ステップ206 ）が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を示す磁気軸受装置の部分切り欠き斜視図である。
【図２】図１の磁気軸受装置の電気的構成の１例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における図２の電磁石制御装置の動作の１例を示すフローチャートである。
【図４】回転体の設置姿勢の推定および磁気的中心位置の推定を説明するための説明図である。
【図５】第２実施形態における図２の電磁石制御装置の動作の１例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
(1)                       回転体
(2)                       アキシアル磁気軸受
(3)(4)                    ラジアル磁気軸受
(5)                       アキシアル位置センサ
(9)                       電磁石制御装置
(10)(11)                  保護軸受（規制手段）
(12a)(12b)                アキシアル電磁石
(13a)(13b)(13c)(13d)      ラジアル電磁石
(14a)(14b)(14c)(14d)      ラジアル電磁石
(15a)(15b)(15c)(15d)      ラジアル位置センサ
(16a)(15b)(16c)(16d)      ラジアル位置センサ
(18)                      警報装置（警報手段）
【図１】
0003680226.tif 000005
【図２】
0003680226.tif 000006
【図３】
0003680226.tif 000007
【図４】
0003680226.tif 000008
【図５】
0003680226.tif 000009