(57)【要約】【課題】回転子の回転速度に関わらず、回転子歳差運動の補正の安定性を確実にする。【解決手段】能動型磁気軸受に関するコマンド手順であって、磁気軸受が、固定子を形成する一連の電磁アクチュエータであって、それぞれが回転子上に半径方向力を加えるのに適した電磁アクチュエータと、電磁アクチュエータ間で接触の無い状態に保たれ、回転軸の周りを回転するように設定されるのに適し、歳差運動を受けるのに特に適している回転子を形成する強磁性体と、回転子の半径方向変位を検出して、アクチュエータに対する回転子の半径方向位置を表す位置信号を送出するのに適しているセンサとを備えるコマンド手順。少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階コマンド信号を計算する段階は、いくつかの補正係数を含む、少なくとも１つの伝達関数を位置信号に適用する段階からなる。【選択図】図１
2014059058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動型磁気軸受に関する方法であって、前記磁気軸受が、
固定子を形成する一連の電磁アクチュエータであって、そのそれぞれがそのコマンドとして入力信号を受信し、回転子上に半径方向力を与えるように構成された電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータ間で接触の無い状態に保たれ、回転軸の周りを回転するように構成され、かつ前記回転軸に垂直に与えられ、印加された前記半径方向力によって誘起された半径方向運動量の作用の下で歳差運動を受けるように構成された前記回転子を形成する強磁性体と、
前記回転子の半径方向変位を検出して、前記アクチュエータに対する前記回転子の前記半径方向位置を表す位置信号を送出するように構成されたセンサとを備え、
前記方法が、
前記位置信号に基づいて、少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階であって、一連の補正係数を含む、少なくとも１つの伝達関数を前記位置信号に適用する段階を含む、計算する段階と、
前記少なくとも１個の計算されたアクチュエータコマンド信号を前記アクチュエータのうちの少なくとも１つの前記入力点に印加することによって、前記回転子の前記半径方向位置を制御する段階とを含み、
前記補正係数のうちの少なくとも１つが、前記回転子の前記回転速度に連続的に依存し、前記少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号が、前記回転子の前記歳差運動の連続的なオフセットを指令するように構成された方法。
【請求項２】
前記補正係数のうちの少なくとも１つが、前記回転軸の周りの前記回転子の慣性モーメントの関数である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記補正係数のうちの少なくとも１つが、前記回転軸に垂直な軸の周りの前記回転子の前記慣性モーメントの関数である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階が、少なくとも第１のアクチュエータコマンド信号と第２のアクチュエータコマンド信号とを同時に計算する段階を含み、前記第１のアクチュエータコマンド信号が、第１のアクチュエータの前記入力点で注入するように構成され、前記第１のアクチュエータが、前記回転軸に垂直な第１の軸に従って、前記回転子上に力を誘起するように構成され、前記第２のアクチュエータコマンド信号が、前記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータの前記入力点で注入するように構成され、前記第２のアクチュエータが、前記第１の軸と前記回転軸とに垂直な第２の軸に従って、前記回転子上に力を誘起するように構成された、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階が、前記位置信号に基づいて、前記アクチュエータに対する前記回転子の傾斜に関する少なくとも第１の傾斜コマンド信号と第２の傾斜コマンド信号とを中間的に計算する段階を含み、前記第１の傾斜コマンド信号および前記第２の傾斜コマンド信号がそれぞれ、前記第１の軸および前記第２の軸の周りの前記回転子の傾斜をそれぞれ指令するように構成され、前記第１のアクチュエータコマンド信号および前記第２のアクチュエータコマンド信号が前記第１の傾斜コマンド信号と前記第２の傾斜コマンド信号とにそれぞれ基づいて計算される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階が、前記位置信号に基づいて、前記アクチュエータに対する少なくとも第１の回転子傾斜運動信号と第２の回転子傾斜運動信号とを中間的に計算する別の段階を含み、前記第１の回転子傾斜運動信号および前記第２の回転子傾斜運動信号がそれぞれ、前記第１の軸および前記第２の軸の周りの前記回転子の前記傾斜をそれぞれ表し、前記第１の傾斜コマンド信号および前記第２の傾斜コマンド信号のそれぞれが、前記第１の回転子傾斜運動信号と前記第２の傾斜運動信号とに基づいて計算され、前記第１の回転子傾斜運動信号および前記第２の傾斜運動信号が、前記第１の傾斜コマンド信号と前記第２の傾斜コマンド信号とを前記計算する段階のために別個に処理される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
能動型磁気軸受に関するコマンドデバイスであって、前記磁気軸受が、
固定子を形成する一連の電磁アクチュエータであって、そのそれぞれがそのコマンドとして入力信号を受信し、回転子上に半径方向力を与えるように構成された電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータ間で接触の無い状態に保たれ、回転軸の周りを回転するように構成され、かつ前記回転軸に垂直に与えられ、印加された前記半径方向力によって誘起された半径方向運動量の作用の下で歳差運動を受けるように構成された前記回転子を形成する強磁性体と、
前記回転子の半径方向変位を検出して、前記アクチュエータに対する前記回転子の半径方向位置を表す位置信号を送出するように構成されたセンサとを備え、前記コマンドデバイスが、
前記位置信号に基づいて、少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算するように構成された計算機であって、複数の補正係数を含む、少なくとも１つの伝達関数を前記位置信号に適用するように構成された計算機を備え、
前記アクチュエータの少なくとも１つの前記入力点で前記少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を印加して、前記回転子の前記半径方向位置を指示するように構成され、
前記複数の補正係数のうちの少なくとも１つが、前記回転子の前記回転速度に継続的に依存し、前記コマンドデバイスが、前記少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を経由して、前記回転子の前記歳差運動の連続的なオフセットを指示するようにさらに構成されたコマンドデバイス。
【請求項８】
前記計算機が、少なくとも第１のアクチュエータコマンド信号と第２のアクチュエータコマンド信号とを同時に計算する段階を行うようにさらに構成され、前記第１のアクチュエータコマンド信号が、第１のアクチュエータの前記入力点で注入するように構成され、前記第１のアクチュエータが、前記回転軸に垂直な第１の軸に従って、前記回転子上に力を誘起するように構成され、前記第２のアクチュエータコマンド信号が、前記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータの前記入力点で注入するように構成され、前記第２のアクチュエータコマンド信号が、前記第１の軸と前記回転軸とに垂直な第２の軸に従って、前記回転子上に力を誘起するように構成された、請求項７記載のコマンドデバイス。
【請求項９】
前記計算機が傾斜コマンドユニットを備え、前記傾斜コマンドユニットが、前記位置信号に基づいて、前記アクチュエータに対する少なくとも第１の回転子傾斜コマンド信号と第２の回転子傾斜コマンド信号とを計算するように構成され、前記第１の回転子傾斜コマンド信号および前記第２の回転子傾斜コマンド信号がそれぞれ、前記第１の軸および前記第２の軸の周りで前記回転子の傾斜をそれぞれ指令するように構成された、請求項８記載のコマンドデバイス。
【請求項１０】
前記計算機が信号変換ユニットをさらに備え、前記信号変換ユニットが、前記第１の回転子傾斜コマンド信号と前記第２の回転子傾斜コマンド信号とにそれぞれ基づいて、前記第１のアクチュエータコマンド信号の成分と前記第２のアクチュエータコマンド信号の成分とをそれぞれ計算するように構成された、請求項９記載のコマンドデバイス。
【請求項１１】
前記計算機が信号変換要素をさらに備え、前記信号変換要素が、前記アクチュエータに対する少なくとも第１の回転子傾斜運動信号と第２の回転子傾斜運動信号とを計算する段階であって、前記第１の回転子傾斜運動信号および前記第２の回転子傾斜運動信号がそれぞれ、前記第１の軸および前記第２の軸に関する前記回転子の前記傾斜をそれぞれ表す、計算する段階と、前記第１の回転子傾斜運動信号と前記第２の傾斜運動信号とを前記傾斜コマンドユニットに送信する段階とを行うようにさらに構成された、請求項９記載のコマンドデバイス。
【請求項１２】
前記傾斜コマンドユニットが、前記第１の回転子傾斜コマンド信号と前記第２の回転子傾斜コマンド信号とを計算するために、前記第１の回転子傾斜運動信号と前記第２の傾斜運動信号とを別個に処理する段階を行うようにさらに構成された、請求項１１記載のコマンドデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気軸受に関するコマンド手順であって、この磁気軸受が、固定子を形成するいくつかの電磁アクチュエータであって、それぞれがそのコマンドに関する入力信号を受信し、回転子上に半径方向力を加えるのに適したアクチュエータと、電磁アクチュエータ間で接触の無い状態に保たれ、回転軸の周りを回転するように設定するのに適し、かつ回転子が回転軸に垂直に与えられ、印加された半径方向力によって誘起された半径方向運動量（ｒａｄｉａｌ  ｍｏｍｅｎｔｕｍ）の作用の下で前進運動（ｍｏｖｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｏｎ）を受けるのに特に適している回転子を形成する強磁性体と、半径方向変位（ｒａｄｉａｌ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を検出して、アクチュエータに対する回転子の半径方向位置を表す位置信号を送出するためのセンサとを備えた、コマンド手順に関する。
【０００２】
この手順は、以下の段階を含む：位置信号に基づいて、アクチュエータに関する少なくとも１個のコマンド信号を計算する段階であって、いくつかの補正係数を含む、少なくとも１つの伝達関数を位置信号に適用する段階を含む、計算する段階。
【０００３】
計算された１個のまたはそれぞれのコマンド信号をアクチュエータの入力部に印加して、回転子の半径方向位置を制御する段階。
【０００４】
本発明の実施形態は、やはり、能動型磁気軸受に関するコマンドデバイスに関する。磁気軸受は、固定子を形成するいくつかの電磁アクチュエータであって、それぞれがそのコマンドに関する入力信号を受信し、回転子上に半径方向力を加えるのに適したアクチュエータと、電磁アクチュエータ間で接触の無い状態に保たれ、回転軸の周りを回転するように設定するのに適し、かつ回転軸に垂直に与えられ、印加された半径方向力によって誘起された半径方向運動量の作用の下で前進運動を受けるのに特に適している回転子を形成する強磁性体と、回転子の半径方向変位を検出して、アクチュエータに対する回転子の半径方向位置を表す位置信号を送出するためのセンサとを備える。
【０００５】
コマンドデバイスは、位置信号に基づく計算手段であって、いくつかの補正係数を含む、少なくとも１つの伝達関数を位置信号に適用するのに適した計算手段を含み、コマンドデバイスは、それらのアクチュエータに関する前述のまたはそれぞれのコマンド信号を入口上でアクチュエータに印加して、回転子の半径方向位置を指示するのに適している。
【０００６】
例えば、能動型磁気軸受は、可動体をリフト状態に保つのを可能にし、典型的には、電動機シャフトが固定位置に維持されるのを可能にする。能動型磁気軸受は、エンジン回転子のシャフトが、摩擦または接触せずに回転軸の周りを回転するのを可能にする。非常に高速のモータの特定領域では、このタイプの軸受は、可動機械部分の寿命を相当増大させるのに役立ち、これにより、これらの部品の保守業務を範囲内に収める。
【背景技術】
【０００７】
先行技術は、上述のタイプの磁気軸受に関するコマンド手順を参照する。そのようなプロセスの間、アクチュエータは、その回転軸の周りで回転子を回転させ、この回転は回転子の所与の自由度に対応する。回転子の他の５つの自由度を励起することは望ましくない障害であり、これは、コマンド手段によって補正されなければならない。このために、コマンド手段は、標準形式で、回転子のそれぞれの自由度に関して１個のコマンドユニットを備え、回転子のそれぞれの自由度のコマンドは、したがって、他の自由度に関するコマンドとは区別されている。しかし、高い回転子回転速度の場合、そのようなコマンド手順は、不適切であることが判明している。実際には、回転子のジャイロ作用によって引き起こされる歳差運動（ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ  ｍｏｖｅｍｅｎｔｓ）により、自由度間に結合が発生する。これらの回転速度の場合、これらのコマンド手順によって回転子の運動を補正することは、したがって、比較的不安定である。加えて、回転子に関連する電気モータの性能は著しく低減される。
【０００８】
この問題を克服するために、文書ＥＰ１，７７１，６６７  Ｂ１は、歳差運動と組み合わせて、回転子の歳差方法がコマンド手段によって考慮に入れられる、磁気軸受に関するコマンド手順を記述する。より詳細には、様々な補正器がモデル形成され、それぞれの補正器は、外部の不確実性の形で回転子の歳差のモードを考慮に入れる。このコマンド手順は、したがって、回転子の所与の回転速度に関して、最も適切な補正器を選択することを必要とする。そのような手順では、回転子の歳差運動を補正することは、特に、補正器が設計されている回転速度にごく近接している場合、選択的に安定していることが判明している。しかし、そのようなコマンド手順は、特に、ある補正器から別の補正器に移るとき、回転子の全回転速度範囲を通して補正の安定性を保証しない。加えて、回転子歳差モードは外部の不確実性に基づくため、これらの不確実性も最終的な補正に関する不安定の原因となる。
【０００９】
本発明の実施形態は、回転子の回転速度に関わらず、回転子歳差運動の補正の安定性を確実にする、能動型磁気軸受に関するコマンド手順を提案する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある実施形態によれば、少なくとも１つの補正係数が回転子の回転速度に継続的に依存し、前述のまたはそれぞれのコマンド信号が回転子歳差運動の連続的なオフセットを指令するのに適している、上述のタイプのコマンド手順が提供される。
【００１１】
本発明のある実施形態によれば、コマンド手順は、独立して利用されるか、またはすべての技術的な可能な組合せに従って利用される、以下の特性のうちの１つもしくは複数を含む：
前記補正係数は、回転軸の周りの回転子の慣性モーメントの関数である。
【００１２】
前記補正係数は、回転軸に垂直な軸の周りの回転子の慣性モーメントの関数である。
【００１３】
アクチュエータに関する少なくとも１つのコマンド信号を計算する段階の間に、アクチュエータに関する少なくとも第１のコマンド信号と第２のコマンド信号とが同時に計算され、第１のコマンド信号は、第１のアクチュエータの入口上に注入するのに適しており、前記第１のアクチュエータは、回転軸に垂直な第１の軸に従って、回転子上に力を誘起するのに適しており、第２のコマンド信号は、第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータの入口上に注入するのに適しており、前記第２のアクチュエータは、第１の軸と回転軸とに垂直な第２の軸に従って、回転子上に力を誘起するのに適している。
【００１４】
少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階は、位置信号に基づいて、アクチュエータに対する回転子の傾斜に関する少なくとも第１のコマンド信号と第２のコマンド信号とを中間的に計算する段階を含み、傾斜に関する第１のコマンド信号および第２のコマンド信号は、第１の軸および第２の軸の周りの回転子の傾斜をそれぞれ指令するのに適しており、第１のアクチュエータコマンド信号および第２のアクチュエータコマンド信号はそれぞれ、第１の傾斜コマンド信号と第２の傾斜コマンド信号とにそれぞれ基づいて計算される。
【００１５】
少なくとも１個のアクチュエータコマンド信号を計算する段階は、位置信号に基づいて、アクチュエータに対する少なくとも第１の回転子傾斜運動信号と第２の回転子傾斜運動信号とを中間的に計算する段階を含み、第１の傾斜運動信号および第２の傾斜運動信号は、第１の軸および第２の軸の周りの回転子の傾斜をそれぞれ表し、それぞれの傾斜コマンド信号は、第１の傾斜運動信号と第２の傾斜運動信号とに基づいて計算され、第１の傾斜運動信号および第２の傾斜運動信号は、第１の傾斜コマンド信号と第２の傾斜コマンド信号とを計算するために、別個に処理される。
【００１６】
本発明のある実施形態によれば、コマンドデバイスが、前述のまたはそれぞれのコマンド信号を介して、回転子歳差運動の連続的なオフセットを指示するのに適するように、少なくとも１つの補正係数が回転子の回転速度に連続的に依存する、上述のタイプのコマンドデバイスが提供される。
【００１７】
本発明のある実施形態によれば、コマンドデバイスは、独立して使用されるか、またはすべての技術的に可能な組合せに従って利用される、以下の特性のうちの１つもしく複数を含む：
計算手段は、アクチュエータに関する少なくとも第１のコマンド信号と第２のコマンド信号とを同時に計算するのに適しており、第１のコマンド信号は第１のアクチュエータの入口上に注入するのに適しており、前記アクチュエータは、回転軸に垂直な第１の軸に従って、回転子上に力を誘起するのに適しており、第２のコマンド信号は、第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータの入口上に注入するのに適しており、第２のアクチュエータは、第１の軸と回転軸とに垂直な第２の軸に従って、回転子上に力を誘起するのに適している。
【００１８】
計算手段は傾斜コマンドユニットを含み、傾斜コマンドユニットは、位置信号に基づいて、アクチュエータに対する回転子の傾斜に関する少なくとも第１のコマンド信号と第２のコマンド信号とを計算するのに適しており、第１の傾斜コマンド信号および第２の傾斜コマンド信号はそれぞれ、第１の軸および第２の軸の周りの回転子の傾斜をそれぞれ指令するのに適している。
【００１９】
計算手段は信号変換ユニットを含み、信号変換ユニットは、第１の傾斜コマンド信号と第２の傾斜コマンド信号とにそれぞれ基づいて、第１のアクチュエータコマンド信号の成分と第２のアクチュエータコマンド信号の成分とをそれぞれ計算するのに適している。
【００２０】
計算手段は信号変換要素を含み、信号変換要素は、アクチュエータに対する回転子傾斜運動の少なくとも第１の信号と第２の信号とを計算するのに適しており、第１の傾斜運動信号および第２の傾斜運動信号はそれぞれ、第１の軸および第２の軸の周りの回転子の傾斜をそれぞれ表し、傾斜コマンドユニットに送信するのに適している。
【００２１】
傾斜コマンドユニットは、傾斜に関する第１のコマンド信号と第２のコマンド信号とを計算するために、第１の傾斜運動信号と第２の傾斜運動信号とを別個に処理するのに適している。
【００２２】
本発明の実施形態の特性および利点は、単に非限定的な例として提示され、添付の図面を参照する以下の説明を読むことから明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のある実施形態による、８個の電磁アクチュエータとアクチュエータ間で接触の無い状態に保たれた回転子とを備えた能動型磁気軸受と、軸受コマンドデバイスとからなるセットの略図である。
【図２】アクチュエータに対する回転子の傾斜に関するコマンドユニットを備えた、図１のコマンドデバイスの略図である。
【図３】図２の傾斜コマンドユニットの略図である。
【図４】本発明のある実施形態によるコマンド手順を表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、能動型磁気軸受１０と軸受１０のコマンド手段１１とを備えたセット１を表す。考えられる使用例では、能動型磁気軸受１０は、放射状であり、例えば、回転式電気機械内の回転シャフトをサポートするのに適している。電気機械は、毎分８，０００回転を超える回転速度、例えば毎分１４，０００回転の回転速度と共に、３ＭＷを超える定格電力、例えば、８ＭＷを提示する。
【００２５】
軸受１０は回転子１２を含む。実現例では、回転子１２は、回転式電気機械の回転シャフトからなり、回転速度Ωで軸Ｚ〜Ｚ’の周りを回転して移動し、軸Ｚ〜Ｚ’は回転子１２の最大径に平行である。この記述の次の部分で、「軸方向」という用語は、軸Ｚ〜Ｚ’によって画定される方向に与えられ、「半径方向」という用語は、軸Ｚ〜Ｚ’に垂直な軸によって画定される任意の方向に与えられる。図１に例示されるように、加えて、直交基準ｘ〜ｙ〜ｚが軸Ｚ〜Ｚ’に関して画定される。
【００２６】
回転子１２は、例えば、強磁性物質で作られ、この記述の次の部分で、６自由度を表す剛性固体（ｒｉｇｉｄ  ｓｏｌｉｄ）と形容される。回転子１２の自由度のうちの１つは、軸Ｚ〜Ｚ’の周りの回転に対応する。標準形式で、この自由度は、図に表されない電磁アクチュエータによって独立して制御される。回転子１２は、極慣性モーメントＪｐと横慣性モーメント（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｅｒｔｉａ）Ｊｔとを提示する。極慣性モーメントＪｐは、軸Ｚ〜Ｚ’の周りの回転子１２の慣性モーメントと定義される。一方、横慣性モーメントＪｔは、面ｘ〜ｙに属する軸Ｚ〜Ｚ’に垂直な軸の周りの回転子１２の慣性モーメントと定義される。
【００２７】
軸受１０は、第１のアクチュエータユニット１４Ａと、第２のアクチュエータユニット１４Ｂと、第１のセンサ１６Ａと、第２のセンサ１６Ｂと、第３のセンサ１６Ｃと、第４のセンサ１６Ｄとをやはり備える。アクチュエータユニット１４Ａ、１４Ｂは、方向ｘおよびｙに従って、回転子１２上に半径方向力を加えるのに適しており、したがって、回転子１２を一時停止状態に保つのに適している。センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、決定した方向に従って特定の点でアクチュエータユニット１４Ａ、１４Ｂに対する回転子１２の位置を測定するのに適している。これらのセンサは、電子位置信号を伝達するのにやはり適しており、これらの信号は、アクチュエータユニット１４Ａ、１４Ｂに対する回転子１２の半径方向位置を表す。
【００２８】
それぞれの作動ユニット１４Ａ、１４Ｂは、少なくとも１個の電磁アクチュエータを備える。可能な使用例では、作動ユニット１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、第１の電磁アクチュエータ１８Ａおよび１８Ｂをそれぞれ、第２の電磁アクチュエータ２０Ａおよび２０Ｂをそれぞれ、第３の電磁アクチュエータ２２Ａおよび２２Ｂをそれぞれ、かつ第４の電磁アクチュエータ２４Ａおよび２４Ｂをそれぞれ備える。
【００２９】
本質的に知られているように、それぞれのアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂは、半径方向力を回転子に印加するための、回転子１２に関する磁気回路の周りに巻かれた励起コイルを含む。磁気回路は、例えば、強磁性物質からなる。
【００３０】
それぞれのアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂは、そのコイルに対する入口点で、入力信号、より詳細には入力コマンド電流を受信する。第１のアクチュエータならびに第２のアクチュエータ１８Ａ、２０Ａ、および１８Ｂ、２０Ｂは、それぞれ、第１の入力信号ＩX1および第２の入力信号ＩX2をそれぞれ受信する。第３のアクチュエータならびに第４のアクチュエータ２２Ａ、２４Ａ、および２２Ｂ、２４Ｂはそれぞれ、第３の入力信号ＩY1、および第４の入力信号ＩY2をそれぞれ受信する。
【００３１】
８個のアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂは、互いに関して固定され、一緒に固定子を形成する。これらのアクチュエータは、回転子１２を一時停止状態に保つのに適しており、回転子１２は、８個のアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ間で接触の無い状態に保たれる。
【００３２】
第１のアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ、方向＋ｘに回転子１２の高い領域上および低い領域上にそれぞれ半径方向力を与えるのに適している。第２のアクチュエータ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、方向−ｘに回転子１２の高い領域上および低い領域上にそれぞれ半径方向力を与えるのに適している。第３のアクチュエータ２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ、方向＋ｙに回転子１２の高い領域上および低い領域上にそれぞれ半径方向力を与えるのに適している。第４のアクチュエータ２４Ａ、２４Ｂはそれぞれ、方向−ｙに回転子１２の高い領域上および低い領域上にそれぞれ半径方向力を与えるのに適している。
【００３３】
アクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂによって回転子１２上に与えられる半径方向力は、回転子１２上に半径方向運動量に誘起する。この半径方向運動量は、回転軸Ｚ〜Ｚ’に垂直な放射面ｘ〜ｙ内に印加され、回転子の自由度間、特に、軸ｘおよびｙの周りの回転に対応する自由度間に結合をもたらす。これらの結合は、回転子１２の歳差運動、特に、一般に「ジャイロ作用」と呼ばれるものなどとして知られている、直接的および間接的な歳差運動に対応する。
【００３４】
センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄによって送出される電子位置信号は、アクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂに対する回転子１２の半径方向位置を表す。
【００３５】
第１のセンサ１６Ａ、第２のセンサ１６Ｂは、それぞれ、軸ｘに沿って、回転子１２の上部領域の位置と、下部領域の位置とをそれぞれ測定するのに適している。これらのセンサは、これらの位置を表す電子信号Ｘ1、Ｘ2をそれぞれ送信する。第３のセンサ１６Ｃ、第４のセンサ１６Ｄはそれぞれ、軸ｙに沿って、回転子１２の上部領域の位置と下部領域の位置とをそれぞれ測定するのに適している。第３のセンサ１６Ｃ、第４のセンサ１６Ｄは、それぞれ、この位置を表す電子信号Ｙ1、Ｙ2をそれぞれ送信する。
【００３６】
検討されている実装形態の方法では、コマンド手段１１は、一方で、位置信号Ｘ1、Ｘ2、Ｙ1、Ｙ2を捕捉するために、それぞれのセンサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄに接続され、他方で、それぞれのアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂに接続される。コマンド手段１１は、アクチュエータからのコマンド信号を計算して、このコマンド信号をそれぞれのアクチュエータの入力部に印加して、回転子１２の半径方向位置を制御するのに適している。
【００３７】
コマンド手段１１は、第１の減算器２６Ａと、第２の減算器２６Ｂと、第３の減算器２６Ｃと、第４の減算器２６Ｄとを含む。コマンド手段１１は、減算器２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄからの出口とアクチュエータ入力点との間で接続されたアクチュエータコマンドデバイス２８をやはり含む。
【００３８】
それぞれの減算器２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、および２６Ｄはそれぞれ、その非反転入力点で基準信号Ｘ1ref、Ｘ2ref、Ｙ1ref、Ｙ2refをそれぞれ受信し、その反転入力点で信号Ｘ1、Ｘ2、Ｙ1、Ｙ2をそれぞれ受信する。標準形式で、基準信号Ｘ1ref、Ｘ2refはそれぞれ、軸ｘに沿った回転子１２の上部領域内および下部領域内の命令信号にそれぞれ対応する。同様に、基準信号Ｙ1ref、Ｙ2refはそれぞれ、軸ｙに沿った回転子１２の上部領域内および下部領域内の命令信号にそれぞれ対応する。それぞれの減算器２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄはそれぞれ、その出力点でエラー信号ＳX1、ＳX2、ＳY1、ＳY2をそれぞれ供給する。
【００３９】
コマンドデバイス２８は、その入力点で４個のエラー信号ＳX1、ＳX2、ＳY1、ＳY2を受信する。コマンドデバイス２８は、下に記述されるように、入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2を計算して、入力点において、これらの信号をアクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂに印加するのに適している。
【００４０】
図２に例示されるように、コマンドデバイス２８は、第１の入力端末２９Ａと、第２の入力端末２９Ｂと、第３の入力端末２９Ｃと、第４の入力端末２９Ｄとを含む。コマンドデバイス２８は、第１の出力端末３０Ａと、第２の出力端末３０Ｂと、第３の出力端末３０Ｃと、第４の出力端末３０Ｄとをやはり含む。コマンドデバイス２８は、第１の中間コマンド信号計算要素３２と、第２の中間コマンド信号計算要素３４と、計算要素３２、３４の出口に接続されたコマンド信号計算モジュール３６とをやはり含む。
【００４１】
標準形式で知られているように、第１の計算要素３２は、その入力点でエラー信号ＳX1、ＳX2、ＳY1、ＳY2を受信し、アクチュエータに対する中間コマンド信号ＡX1’、ＡX2’、ＡY1’、ＡY2’を生成するのに適している。中間コマンド信号ＡX1’、ＡX2’、ＡY1’、ＡY2’は、回転子１２上で「負の剛性」効果のオフセットを指令するのに適切であり、この効果は、既に知られており、アクチュエータコイル内で循環する電流によって引き起こされる。第１の計算要素は、第１の増幅器３８Ａと、第２の増幅器３８Ｂと、第３の増幅器３８Ｃと、第４の増幅器３８Ｄとを含む。
【００４２】
増幅器３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄはそれぞれ、入力端末２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄにそれぞれ接続され、その出力点で中間コマンド信号ＡX1’、ＡX2’、ＡY1’、ＡY2’をそれぞれ供給するのに適している。
【００４３】
第１の増幅器３８Ａおよび第３の増幅器３８Ｃはそれぞれ、定ゲインＫ’1によって信号ＳX1、ＳY1をそれぞれ乗算するのに適している。第２の増幅器３８Ｂおよび第４の増幅器３８Ｄはそれぞれ、定ゲインＫ’1とは異なる定ゲインＫ’2によって信号ＳX2、ＳY2をそれぞれ乗算するのに適している。ゲインＫ’1およびＫ’2の値は、先行技術の標準方法に従って選択される。
【００４４】
第２の計算要素３４は、その入力点でエラー信号ＳX1、ＳX2、ＳY1、ＳY2を受信し、アクチュエータに対する中間コマンド信号ＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2を生成するのに適している。中間コマンド信号ＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2は、回転子１２の半径方向並進運動および回転運動のオフセットを指令するのに適している。第２の計算要素は、第１の加算増幅器モジュール（ａｄｄｉｎｇ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｍｏｄｕｌｅ）４０Ａ、および第２の加算増幅器モジュール４０Ｂと、第１の調整器４２Ａ、および第２の調整器４２Ｂと、第１のコマンド信号分離器４４Ａ、および第２のコマンド信号分離器４４Ｂとを含む。第２の計算要素は、それぞれ、順次に接続された信号変換要素４６と、傾斜コマンドユニット４８と、信号変換ユニット５０とをやはり含む。第２の計算要素３４は、第１の加算増幅器５２Ａと、第２の加算増幅器５２Ｂと、第３の加算増幅器５４Ａと、第４の加算増幅器５４Ｂとをやはり含む。
【００４５】
第１の加算増幅器モジュール４０Ａおよび第２の加算増幅器４０Ｂはそれぞれ、一方で、２個の入力端末２９Ａおよび２９Ｂと、２９Ｃおよび２９Ｄとにそれぞれ接続され、他方で、第１の調整器４２Ａおよび第２の調整器４２Ｂとそれぞれ接続される。第１の加算増幅器モジュール４０Ａおよび第２の加算増幅器４０Ｂは、１つの入力点でエラー信号ＳX1、ＳY1をそれぞれ受信し、そのもう１つの入力点で信号ＳX2、ＳY2をそれぞれ受信し、その出力点で信号ＳＴX、ＳＴYをそれぞれ供給する。第１の加算増幅器モジュール４０Ａおよび第２の加算増幅器モジュール４０Ｂはそれぞれ、その入力点のうちの１つに存在するそれぞれの信号に別個の重み係数を適用して、結果として生じる信号を加算して、信号ＳＴX、ＳＴYをそれぞれ供給するのに適している。
【００４６】
第１の調整器４２Ａの出力点および第２の調整器４２Ｂの出力点はそれぞれ、第１の分離器４４Ａの入力点および第２の分離器４４Ｂの入力点にそれぞれ接続される。既に知られているように、それぞれの調整器は、例えば、ＰＩＤタイプ（比例積分微分（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｒｉｖｅｄ））のものであり、このタイプの調整器は、ループ状システムの調整の基準として使用されている。それぞれの調整器４２Ａ、４２Ｂは、例えば、ラプラスの変換を用いて、
【００４７】
【数１】
2014059058.tif 000003
として表された伝達関数Ｃ1（ｐ）を提示し、式中、Ｋp1、Ｋi1、Ｋd1、およびＫd1’は、既に知られているように定ゲインである。第１の調整器４２Ａおよび第２の調整器４２Ｂは、その出力点で軸ｘおよび軸ｙにそれぞれ沿った回転子１２の並進運動に関するコマンド信号ＡＴX、ＡＴYをそれぞれ供給するのに適している。したがって、第１の調整器４２Ａおよび第２の調整器４２Ｂはそれぞれ、軸ｘおよび軸ｙにそれぞれ沿った回転子１２の並進運動を独立して指示するのに適している。
【００４８】
ある改変例では、それぞれの調整器４２Ａ、４２Ｂは、ＰＩ（比例積分）タイプのものである。
【００４９】
第１の分離器４４Ａの一方の出力点および第２の分離器４４Ｂの一方の出力点は、第１の加算増幅器５２Ａの入力点および第３の加算増幅器５４Ａの入力点に接続される。第１の分離器４４Ａのもう一方の出力点および第２の分離器４４Ｂのもう一方の出力点は、第２の加算増幅器５２Ｂの入力点および第４の加算増幅器５４Ｂの入力点に接続される。第１の分離器４４Ａおよび第２の分離器４４Ｂはそれぞれ、第１の重み係数を信号ＡＴXおよびＡＴYに適用して、結果として生じる信号を入力点で第１の加算増幅器５２Ａおよび第３の加算増幅器５４Ａに供給するのに適している。第１の分離器４４Ａおよび第２の分離器４４Ｂは、加えて、第１の係数とは異なる第２の重み係数を信号ＡＴXおよびＡＴYにそれぞれ適用して、結果として生じる信号を入力点で第３の加算増幅器５２Ｂおよび第４の加算増幅器５４Ｂに供給するのに適している。
【００５０】
信号変換要素４６は、その入力点でエラー信号ＳX1、ＳX2、ＳY1、ＳY2を受信し、アクチュエータに対する回転子１２に関する第１の傾斜運動信号ＳΦXと、アクチュエータに対する回転子１２に関する第２の傾斜運動信号ＳΦYとを生成するのに適している。第１の信号ＳΦXおよび第２の信号ＳΦYはそれぞれ、軸ｘおよび軸ｙの周りの回転子１２の傾斜をそれぞれ表す。要素４６は、第１の減算器モジュール５６Ａと第２の減算器モジュール５６Ｂとを含む。
【００５１】
第１の減算器モジュール５６Ａおよび第２の減算器モジュール５６Ｂは、一方で、２個の入力端末２９Ａおよび２９Ｂと、２９Ｃおよび２９Ｄとにそれぞれ接続され、他方で、傾斜コマンドユニット４８の入力点に接続される。それぞれの減算器モジュール５６Ａ、５６Ｂは、２つの入力点および１つの出力点を表す。第１の減算器モジュール５６Ａおよび第２の減算器モジュール５６Ｂはそれぞれ、その入力点のうちの一方でエラー信号ＳX1、ＳY1をそれぞれ受信し、もう一方の入力点でエラー信号ＳX2、ＳY2をそれぞれ受信し、その出力点で信号ＳΦY、ＳΦXをそれぞれ供給する。第１の減算器モジュール５６Ａおよび第２の減算器モジュール５６Ｂは、その入力点のうちの１つに存在するそれぞれの信号に同じ重み係数を適用して、結果として生じる信号を差し引いて、信号ＳΦYおよびＳΦXをそれぞれ供給するのに適している。
【００５２】
傾斜コマンドユニット４８は、その入力点で信号ＳΦX、ＳΦYを受信し、アクチュエータに対する回転子１２に関する第１の傾斜コマンド信号ＡΦXと、アクチュエータに対する回転子１２に関する第２の傾斜コマンド信号とを生成するのに適している。第１の信号ＡΦXおよび第２の信号ＡΦYはそれぞれ、軸ｘおよび軸ｙの周りの回転子１２の傾斜をそれぞれ指令するのに適している。ユニット４８は、信号ＡΦX、ＡΦYを計算するために、信号ＳΦX、ＳΦYを別個に処理するのにやはり適している。
【００５３】
図３に例示されるように、傾斜コマンドユニット４８は、第１の調整器５８Ａと、第２の調整器５８Ｂと、第３の調整器５８Ｃと、第４の調整器５８Ｄとを含む。傾斜コマンドユニット４８は、減算器６０と加算増幅器６２とをやはり含む。
【００５４】
第１の調整器５８Ａおよび第２の調整器５８Ｂはそれぞれ、第１の減算器モジュール５６Ａの出力点と、減算器６０の正の入力点および加算増幅器６２の一方の入力点との間で接続される。第３の調整器５８Ｃおよび第４の調整器５８Ｄは、第２の減算器モジュール５６Ｂの出力点と、加算増幅器６２のもう一方の入力点および減算器６０の反転入力点との間で接続される。それぞれの調整器５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、図面に表されていない、回転子１２の回転速度Ωを測定するためのデバイスにやはり接続される。考えられる使用例では、それぞれの調整器５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、ＰＩＤであり、相互接続されたアナログ成分を使用して実現される。
【００５５】
ある改変例では、それぞれの調整器５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、プログラマブル論理成分からなるか、または専用集積回路からなる。
【００５６】
第１の調整器および第３の調整器５８Ａ、５８Ｃは、例えば、以下のように表される伝達関数ＣΦ1（ｐ，Ω）を提示する：
【００５７】
【数２】
2014059058.tif 000004
式中、ＫpΦ1およびＫiΦ1は定ゲインであり、Ｋd1Φ1（Ω）およびＫd2Φ1（Ω）は、例えば、以下のように表される：
【００５８】
【数３】
2014059058.tif 000005
【００５９】
【数４】
2014059058.tif 000006
式中、ＫおよびＫ’は定ゲインである。
【００６０】
式２および３によって示されるように、それぞれの係数Ｋd1Φ1およびＫd2Φ1は、回転子１２の回転速度Ωに継続的に依存する。それぞれの係数Ｋd1Φ1、Ｋd2Φ1は、回転子１２の極慣性モーメントＪｐおよび横慣性モーメントＪｔの関数でもある。
【００６１】
同様に、第２の調整器および第４の調整器５８Ｂ、５８Ｄは、例えば、以下のように表される関数ＣΦ1（ｐ，Ω）とは異なる伝達関数ＣΦ2（ｐ，Ω）を提示する：
【００６２】
【数５】
2014059058.tif 000007
式中、ＫpΦ2およびＫiΦ2は定ゲインであり、Ｋd1Φ2（Ω）およびＫd2Φ2（Ω）は、例えば、以下のように表される：
【００６３】
【数６】
2014059058.tif 000008
【００６４】
【数７】
2014059058.tif 000009
式中、Ｋ’’およびＫ’’’は定ゲインである。
【００６５】
伝達関数式ＣΦ1（ｐ，Ω）およびＣΦ2（ｐ，Ω）は、いくつかの段階を通して取得される。第１の段階の間、回転子１２に関する動力の基本方程式が「固定」デカルト基準内で書き込まれる。この段階は、回転子１２の慣性を表す行列Ｍと、回転子１２の歳差運動を表す行列Ｇとを生み出す。行列ＭおよびＧは、この基準内で非対角である。行列Ｇは、回転子１２の回転速度Ωに依存する。
【００６６】
後続段階の間、第１の基準変更が発生する。より詳細には、基準は「固定」デカルト基準から「回転」デカルト基準に移り、回転速度Ωに至る。これは、新しい慣性行列Ｍ’と、新しいジャイロ行列Ｇ’とを生み出す。この「回転」基準内で、慣性行列Ｍ’は、対角であり、ジャイロ行列Ｇ’は非対角である。
【００６７】
後続段階の間、第２の基準変更が発生する。より詳細には、基準は「回転」デカルト基準から極性基準に移る。実座標を必要とする、数学的な意味での実空間から、複素座標を必要とする、数学的な意味での複素空間までの動きがやはり存在する。この複素空間内で取得される、このシステムを記述するグローバル行列を、次いで、対角にすることができる。加えて、この基準変更は、回転子１２の円柱モードから回転子１２の円錐モードを結合解除するのに役立つ。円錐モードは、回転子１２の歳差モードに対応する。
【００６８】
最終段階の間、実部が識別され、取得された複素方程式で、虚部から分離される。これは新しい方程式のセットを生み出す。これらの方程式は、実空間内で定式化され、調整器５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄの伝達関数ＣΦ1（ｐ，Ω）、ＣΦ2（ｐ，Ω）を推論するのに役立つ。
【００６９】
図１〜３の実現例で、それぞれの調整器５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、虚部を含まない伝達関数ＣΦ1（ｐ，Ω）、ＣΦ2（ｐ，Ω）を提示する。
【００７０】
ある改変例では、それぞれの調整器５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄは、実部および／または虚部を含む伝達関数ＣΦ1（ｐ，Ω）、ＣΦ2（ｐ，Ω）を提示する。特定のサブバリエーションでは、第１の調整器および第３の調整器５８Ａ、５８Ｃはそれぞれ、実部だけを含む伝達関数を提示し、第２の調整器および第４の調整器５８Ｂ、５８Ｄはそれぞれ、虚部だけを含む伝達関数を提示する。
【００７１】
減算器６０の出力点は、信号変換ユニット５０上の一方の入力点に接続される。減算器６０は、その出力点で第１の傾斜コマンド信号ＡΦXを供給する。加算増幅器６２の出力点は、信号変換ユニット５０のもう一方の入力点に接続される。加算増幅器６２は、その出力点で第２の信号ＡΦYを供給する。それぞれの傾斜コマンド信号ＡΦX、ＡΦYは、これにより、第１の傾斜運動信号ＳΦXおよび第２の傾斜運動信号ＳΦYに基づいて計算される。
【００７２】
信号変換ユニット５０は、その入力点で信号ＡΦX、ＡΦYを受信し、信号ＡΦX、ＡΦYに基づいて、中間アクチュエータコマンド信号ＡX1’’、ＡX2’’、ＡY1’’、ＡY2’’を計算するのに適している。中間コマンド信号ＡX1’’、ＡX2’’、ＡY1’’、ＡY2’’は、回転子１２の回転運動のオフセット、特に、回転子１２の歳差運動の連続的なオフセットを指令するのに適している。
【００７３】
図２に例示されるように、信号変換ユニット５０は、第１のコマンド信号分離器６４Ａと第２のコマンド信号分離器６４Ｂとを含む。
【００７４】
第１の分離器６４Ａの入力点は、減算器６０の出力点に接続される。第１の分離器６４Ａの一方の出力点は第１の加算増幅器５２Ａの入力点に接続され、第１の分離器６４Ａのもう一方の出力点は第２の加算増幅器５２Ｂの１つの出力点に接続されている。
【００７５】
第２の分離器６４Ｂの入力点は、加算増幅器６２の出力点に接続される。第２の分離器６４Ｂの一方の出力点は第３の加算増幅器５４Ａの入力点に接続され、第２の分離器６４Ｂのもう一方の出力点は、第４の加算増幅器５４Ｂ上の１つの入力点に接続されている。
【００７６】
第１の分離器６４Ａおよび第２の分離器６４Ｂはそれぞれ、信号ＡΦX、ＡΦYに第１の重み係数をそれぞれ適用して、結果として生じる信号ＡX1’’、ＡY2’’を入力点で第１の加算増幅器５２Ａおよび第４の加算増幅器５４Ｂにそれぞれ供給するのに適している。第１の分離器６４Ａおよび第２の分離器６４Ｂは、第１の係数の値の反対の値を有する第２の重み係数を信号ＡΦX、ＡΦYにそれぞれ適用して、結果として生じる信号ＡX2’’、ＡY1’’をそれぞれ第２の加算増幅器５２Ｂおよび第３の加算増幅器５４Ａの入力点でそれぞれ供給するのにやはり適している。加算増幅器５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂの出力点は、コマンド信号計算モジュール３６の入力点に接続される。加算増幅器５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂはそれぞれ、その出力点でＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2をそれぞれ供給する。
【００７７】
信号計算モジュール３６は、その出力点で信号ＡX1、ＡX2、ＡY1、ＡY2を受信し、入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2を同時に生成するのに適している。
【００７８】
モジュール３６は、第１の加算増幅器６６Ａと、第２の加算増幅器６６Ｂと、第３の加算増幅器６６Ｃと、第４の加算増幅器６６Ｄとを含む。モジュール３６は、第１の増幅器６８Ａと、第２の増幅器６８Ｂと、第３の増幅器６８Ｃと、第４の増幅器６８Ｄとをやはり含む。
【００７９】
加算増幅器６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄの一方の入力点はそれぞれ、加算増幅器５２Ａ、５２Ｂ、５４Ａ、５４Ｂの出力点にそれぞれ接続される。加算増幅器６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄのもう一方の入力点はそれぞれ、調整器３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄの出力点にそれぞれ接続される。加算増幅器６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄはそれぞれ、出力点で中間入力コマンド信号ＢX1、ＢX2、ＢY1、ＢY2をそれぞれ提供するのに適している。
【００８０】
増幅器６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄはそれぞれ、それぞれの加算増幅器６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄの出力点と、それぞれの出力端末３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄとの間で接続される。増幅器６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄはそれぞれ、出力点で入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2をそれぞれ供給するのに適している。
【００８１】
第１の増幅器６８Ａおよび第３の増幅器６８Ｃはそれぞれ、定ゲインＫ1を介して信号ＢX1、ＢY1をそれぞれ乗算するのに適している。第２の増幅器６８Ｂおよび第４の増幅器６８Ｄはそれぞれ、ゲインＫ1とは異なる定ゲインＫ2によって、信号ＢX2、ＢY2をそれぞれ乗算するのに適している。Ｋ1ゲイン値およびＫ2ゲイン値は、先行技術の標準方法に従って選択される。
【００８２】
それぞれの入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2は、中間信号ＢX1、ＢX2、ＢY1、ＢY2に基づいて、したがって、中間信号ＡX1’’、ＡX2’’、ＡY1’’、ＡY2’’に基づいて計算するのに適している。したがって、それぞれの入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2は、詳細には、回転子１２の歳差運動の連続的なオフセットを指令するのに適している。コマンドデバイス２８は、入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2を同時に計算するのに適している。コマンドデバイス２８は、それぞれの入力コマンド信号を経由して、回転子１２の歳差運動の連続的なオフセットを指示するのにやはり適している。
【００８３】
図４は、能動型磁気軸受１０によって実施される、本発明を実現する一方法の手順の段階を表す。
【００８４】
この手順は、回転子１２の上部領域の軸ｘおよびｙによる位置がセンサ１６Ａ、１６Ｂによって測定され、回転子１２の下部領域の軸ｘおよびｙよる位置がセンサ１６Ｃ、１６Ｄによって測定される開始段階７６を含む。センサ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄはそれぞれ、その出力点で位置信号Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２をそれぞれ供給する。
【００８５】
後続段階７８の間に、減算器２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄはそれぞれ、位置信号Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２にそれぞれ基づいて、エラー信号ＳX1、ＳX2、ＳY1、ＳY2をそれぞれ判断する。
【００８６】
後続段階８０の間に、信号変換要素４６は、エラー信号ＳX1、ＳX2に基づいて第１の傾斜運動信号ＳΦXを計算し、エラー信号ＳY1、ＳY2に基づいて第２の傾斜運動信号を計算する。この同じ段階８０の間に、第１の加算増幅器モジュール４０Ａおよび第２の加算増幅器モジュール４０Ｂはそれぞれ、信号ＳＴX、ＳＴYをそれぞれ計算する。
【００８７】
後続段階８２の間に、傾斜コマンドユニット４８は、傾斜運動信号ＳΦX、ＳΦYを別個に処理して、信号ＳΦX、ＳΦYにそれぞれ基づいての傾斜コマンド信号ＡΦX、ＡΦYを計算する。傾斜コマンドユニット４８は、したがって、位置信号Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２に基づいて、それぞれの傾斜コマンド信号ＡΦX、ＡΦYを間接的に計算する。式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）および（６）によって示されるように、ユニット４８は、コマンド信号ＡΦX、ＡΦYを計算するために、回転子１２の回転速度を明示的に考慮に入れる。この特性は、回転子の回転速度が何であれ、回転子の歳差運動の安定した補正を可能にする。この同じ段階８２の間に、第１の調整器４２Ａおよび第２の調整器４２Ｂはそれぞれ、信号ＡＴX、ＡＴYをそれぞれ計算する。
【００８８】
後続段階８４の間に、信号変換ユニット５０は、信号ＡΦXに基づいて中間信号ＡX1’’、ＡX2’’を計算する。信号変換ユニット５０は、信号ＡΦYに基づいて中間信号ＡY1’’、ＡY2’’も計算する。
【００８９】
後続段階８６の間に、コマンド信号計算モジュール３６は、入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2を同時に計算する。入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2はそれぞれ、詳細には、中間信号ＡX1’’、ＡX2’’、ＡY1’’、ＡY2’’にそれぞれ基づいて計算される。入力コマンド信号ＩX1、ＩX2は、したがって、傾斜コマンド信号ＡΦXに基づいて計算され、入力コマンド信号ＩY1、ＩY2は、傾斜コマンド信号ＡΦYに基づいて計算される。
【００９０】
後続段階８８の間に、コマンドデバイス２８は、アクチュエータ１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂの入力点で入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2を印加する。
【００９１】
その設計によって、入力コマンド信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2は、アクチュエータが回転子１２の歳差運動の連続的なオフセットを可能にするように指示されることを可能にする。加えて、信号ＩX1、ＩX2、ＩY1、ＩY2は、回転子１２の直接的および間接的な歳差運動の安定した、結合解除された制御を可能にする。
【００９２】
したがって、本発明によるコマンド手順は、回転子の回転速度に関わらず、回転子の歳差運動の補正の安定性を確実にするという結論が下される。
【００９３】
本発明は、本明細書で例示されたような、８個の電磁アクチュエータと４個のセンサとを含む能動型磁気軸受に限定されず、より一般には、少なくとも３個の電磁アクチュエータと２個のセンサとを含む磁気軸受に適用されることを当業者は理解されよう。
【００９４】
本明細書は、好ましい実施形態を含めて、本発明を開示するための、かついずれかのデバイスまたはシステムを作成することおよび使用すること、ならびにいずれかの組み込まれた方法を実行することを含めて、任意の当業者が本発明を実施するのを可能にするための例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、請求項によって定義され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が請求項の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそのような他の例が請求項の文言からごくわずかな違いを有する同等の構造要素を含む場合、そのような他の例は、請求項の範囲内であることが意図される。
【符号の説明】
【００９５】
１  セット
１０  能動型磁気軸受、軸受
１１  コマンド手段
１２  回転子
１４Ａ  第１のアクチュエータユニット、作動ユニット
１４Ｂ  アクチュエータユニット、作動ユニット
１６Ａ  第１のセンサ
１６Ｂ  第２のセンサ
１６Ｃ  第３のセンサ
１６Ｄ  第４のセンサ
１８Ａ、１８Ｂ  第１の電磁アクチュエータ、第１のアクチュエータ
２０Ａ、２０Ｂ  第２の電磁アクチュエータ、第２のアクチュエータ
２２Ａ、２２Ｂ  第３の電磁アクチュエータ、第３のアクチュエータ
２４Ａ、２４Ｂ  第４の電磁アクチュエータ、第４のアクチュエータ
２６Ａ  第１の減算器
２６Ｂ  第２の減算器
２６Ｃ  第３の減算器
２６Ｄ  第４の減算器
２８  アクチュエータコマンドデバイス、コマンドデバイス
２９Ａ  第１の入力端末
２９Ｂ  第２の入力端末
２９Ｃ  第３の入力端末
２９Ｄ  第４の入力端末
３０Ａ  第１の出力端末
３０Ｂ  第２の出力端末
３０Ｃ  第３の出力端末
３０Ｄ  第４の出力端末
３２  第１の中間コマンド信号計算要素、第１の計算要素
３４  第２の中間コマンド信号計算要素、第２の計算要素
３６  コマンド信号計算モジュール、信号計算モジュール
３８Ａ  第１の増幅器
３８Ｂ  第２の増幅器
３８Ｃ  第３の増幅器
３８Ｄ  第４の増幅器
２９Ａ  第１の入力端末
２９Ｂ  第２の入力端末
２９Ｃ  第３の入力端末
２９Ｄ  第４の入力端末
４０Ａ  第１の加算増幅器モジュール
４０Ｂ  第２の加算増幅器モジュール
４２Ａ  第１の調整器
４２Ｂ  第２の調整器
４４Ａ  第１のコマンド信号分離器、第１の分離器
４４Ｂ  第２のコマンド信号分離器、第２の分離器
４６  信号変換要素、要素
４８  傾斜コマンドユニット、ユニット
５０  信号変換ユニット
５２Ａ  第１の加算増幅器
５２Ｂ  第２の加算増幅器
５４Ａ  第３の加算増幅器
５４Ｂ  第４の加算増幅器
５６Ａ  第１の減算器モジュール
５６Ｂ  第２の減算器モジュール
５８Ａ  第１の調整器
５８Ｂ  第２の調整器
５８Ｃ  第３の調整器
５８Ｄ  第４の調整器
６０  減算器
６２  加算増幅器
６４Ａ  第１のコマンド信号分離器、第１の分離器
６４Ｂ  第２のコマンド信号分離器、第２の分離器
６６Ａ  第１の加算増幅器
６６Ｂ  第２の加算増幅器
６６Ｃ  第３の加算増幅器
６６Ｄ  第４の加算増幅器
６８Ａ  第１の増幅器
６８Ｂ  第２の増幅器
６８Ｃ  第３の増幅器
６８Ｄ  第４の増幅器
７６  開始段階
７８  後続段階
８０  後続段階
８２  後続段階
８４  後続段階
８６  後続段階
８８  後続段階
【図１】
2014059058.tif 000010
【図２】
2014059058.tif 000011
【図３】
2014059058.tif 000012
【図４】
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【外国語明細書】
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