【事件の表示】
　特許第３１１０２０４号「磁気軸受制御装置」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１１０２０４号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
【１】手続きの経緯　
　本件特許第３１１０２０４号の請求項１に係る発明についての出願は、平成５年４月２７日に特許出願され、平成１２年９月１４日に設定登録され、その後、特許異議申立人　黒澤　陽子より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされたところ、その指定期間内である平成１３年１０月５日に訂正請求がなされたものである。
　
【２】訂正の適否
ア．訂正事項
１．訂正事項ａ：特許請求の範囲の請求項１における、
「【請求項１】回転体の浮上位置を検出する位置センサからの検出信号により位相補償を行なって前記回転体を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、
前記回転体の回転数を検出する回転数センサと、
この回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受制御装置。」を、特許請求の範囲の減縮を目的として、下記の通りに訂正する。
「【請求項１】回転体の浮上位置を検出する位置センサからの検出信号により位相補償回路による位相補償を行なって前記回転体を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、
前記回転体の回転数を検出する回転数センサと、
回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受制御装置。」
２．訂正事項ｂ：「発明の詳細な説明」の項の段落番号【００２０】中、「この回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を自動的に可変調整する」（特許公報６欄７行〜９行）を、明りようでない記載の釈明を目的として、下記の通りに訂正する。
「該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を自動的に可変調整する」。
イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
（１）訂正事項ａについて
　訂正事項ａは、訂正前に「位相補償」とあったのを、「位相補償回路による位相補償」と訂正するものであり、かつ、訂正前に「この回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段」とあったのを、「回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段」と訂正するものであり、いずれも特許請求の範囲の減縮に相当するものである。
（２）訂正事項ｂについて
　訂正事項ｂは、前記特許請求の範囲の訂正（訂正事項ａ）に合わせて発明の詳細な説明の対応箇所を訂正するものであり、明りょうでない記載の釈明を目的とするものに相当するものである。
　そして、訂正事項ａ、ｂは訂正前の明細書に記載された事項に基づくものであり、また、特許請求の範囲を実質上拡張又は変更するものではない。
ウ．むすび
　以上のとおりであるから、前記訂正（訂正事項ａ、ｂ）は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号。以下「平成６年改正法」という。）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年改正法による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、及び第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
【３】特許異議の申立てについての判断（取消理由についての判断）
ア．申立ての理由の概要
　特許異議申立人　黒澤　陽子は、
（１）請求項１に係る発明は、甲第１号証（特開昭５１−８２８４６号公報）、及び甲第２号証（エバラ時報Ｎｏ．１４３（１９８９−４）第３頁左欄６行目から同右欄１１行目、図５、図６）に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであり、特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができないものであるから、特許を取り消すべきであると主張している。
イ．本件発明
　本件請求項１に係る発明は、訂正された明細書及び図面の記載からみて、特許請求の範囲の請求項１に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】回転体の浮上位置を検出する位置センサからの検出信号により位相補償回路による位相補償を行なって前記回転体を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、
前記回転体の回転数を検出する回転数センサと、
回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受制御装置。」。
ウ．引用刊行物
　訂正明細書の請求項１に係る発明（以下、「本件請求項１に係る発明」という。）に対して、当審が通知した取消理由で引用した、特開昭５１−８２８４６号公報（異議申立人が提出した甲第１号証に相当する。以下、「引用例」という。）には、次の発明が記載されている（以下、「引用例に記載された発明」という。）。
　回転体（１）のラジアル方向の変位を検出するセンサ（３）からの検出信号により前記回転体（１）を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、
　前記回転体（１）の回転数を検出する回転計（７）と、この回転計（７）で検出した回転数に応じて位相特性の設定値を可変調整するイコライザー（８）とを備えた磁気軸受制御装置。
エ．対比・判断
　本件請求項１に係る発明と引用例に記載された発明とを対比すると、引用例に記載された発明は、本件請求項１に係る発明の構成要件である、「回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように」、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する構成を有していない。
　すなわち、引用例に記載された発明は、回転体の回転数に応じて位相特性の設定値を可変調整する調整手段を有するものの、その調整を本件請求項１に係る発明の如く「回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように」なすものではないし、また、そのように調整することを容易に成し得るものとすることは出来ない。
　同様に、取消理由で周知例として引用した異議申立人の提出した甲第２号証にも、上記構成について記載も示唆もされていない。　
　そして、上記構成により、本件請求項１に係る発明は、「位相補償の設定範囲を最小にでき、高周波ゲインの上昇を抑えることが可能となり、非回転時はもとより、回転時のジャイロ効果による固有振動数の変化、さらには高次の複数個の固有振動数にも磁気軸受の不安定化力を低減し得、高速回転時でも発散的な振動を防止することができ、安定した高速回転を保持可能な磁気軸受装置を提供することができる。」という、明細書に記載の効果を奏するものと認められる。
　したがって本件請求項１に係る発明は、取消理由通知で示した引用例に記載された発明及び周知技術に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものであるとすることはできない。
【４】むすび
　以上のとおり、本件請求項１に係る発明は、申立人が提出した甲第１号証乃至甲第２号証のものに基いて容易に発明をすることができたものであるとすることができない。
　また、他に本件請求項１に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年１１月２９日（２００１．１１．２９）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　明細書（特許第３１１０２０４号明細書、以下同じ）を本件訂正請求書に添付された訂正明細書のとおり、すなわち特許請求の範囲の減縮を目的として下記のとおり、また、明瞭でない記載の釈明を目的として、下記のとおり訂正する。
１．訂正事項ａ：本件特許明細書中特許請求の範囲の請求項１における、
「【請求項１】回転体の浮上位置を検出する位置センサからの検出信号により位相補償を行なって前記回転体を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、
前記回転体の回転数を検出する回転数センサと、
この回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受制御装置。」を、下記の通りに訂正する。
「【請求項１】回転体の浮上位置を検出する位置センサからの検出信号により位相補償回路による位相補償を行なって前記回転体を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、
前記回転体の回転数を検出する回転数センサと、
回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を可変調整する調整手段とを備えたことを特徴とする磁気軸受制御装置。」
２．訂正事項ｂ：同明細書中、
「この回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を自動的に可変調整する」を、下記の通りに訂正する。
「該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記回転数センサで検出した回転数に応じて上記位相補償の設定値を自動的に可変調整する」。
（５４）【発明の名称】
磁気軸受制御装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　回転体の浮上位置を検出する位置センサからの検出信号により
位相補償回路による
　前記回転体の回転数を検出する回転数センサと、
　
回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、ターボ分子ポンプ、コンプレッサ、タービン、工作機械用スピンドル等の高速回転体に用いる磁気軸受に適用される磁気軸受制御装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　回転体を浮上保持する手段として、電磁石を用いた磁気軸受がある。この磁気軸受は、従来の流体潤滑軸受よりも損失が小さく、軸受のドライ化、雰囲気のクリーン化を図ることができ、特に真空状態で有用な軸受である。
　【０００３】
　図５はこの磁気軸受の一例を示す図である。同図で１は回転体であり、２ａ，２ｂは回転体１を支持するジャーナル軸受としての一対の磁気軸受である。この磁気軸受２ａ，２ｂにより回転体１の浮上位置を計測し、その計測信号に基づいて磁気軸受２ａ，２ｂに設けられた電磁石に流す電流値を決め、電磁石から発生する磁力の大きさを定める手段がある。
　【０００４】
　図６はその手段を示す制御系のブロック図である。同図中、３は位置センサ、４は制御回路、５は位相補償回路、６は電磁石である。制御回路４が比例・微分要素（ＰＤ）だけで構成された最も簡単な位置フィードバック系を考えると、電磁石６の入力電流Ｉと出力である磁力Ｆとの伝達関係は、コイル、鉄心等の抵抗やインダクタンスにより以下の１次遅れ系になる。
　【０００５】
　Ｆ／Ｉ＝Ｋｍ／（１＋Ｔｍ・Ｓ）…（１）
　（但し、Ｋｍ：電磁石６のゲイン、Ｔｍ：電磁石６の時定数、Ｓ：ラプラス演算子。）
　よって、位置フィードバック系の計測位置Ｄから浮上物である回転体１への力Ｆに至る伝達関数は以下のようになる。
　【０００６】
　Ｆ／Ｄ＝（Ｋｐ＋Ｋｄ・Ｓ／（１＋Ｔｄ・Ｓ））・Ｋｍ／（１＋Ｔｍ・Ｓ）…（２）
　（但し、Ｋｐ：比例要素のゲイン、Ｋｄ：微分要素ゲイン、Ｔｄ：微分要素時定数。）
　位置フィードバック系の（力Ｆ）／（変位Ｄ）の周波数特性を見るため、ラプラス演算子Ｓ＝ｊ２πｆとおき、上記（２）式に代入する。ここで、ｆは周波数〔Ｈｚ〕、ｊ＝（−１）１／２である。（力Ｆ）／（変位Ｄ）は複素数となり、次のようにおく。
　【０００７】
　Ｆ／Ｄ＝Ｋｒ（ｆ）＋ｊ・Ｋｉ（ｆ）…（３）
　上記（３）式における（力Ｆ）／（変位Ｄ）の実部「Ｋｒ（ｆ）」は周波数ｆに依存した剛性を、虚部「ｊ・Ｋｉ（ｆ）」は周波数ｆに依存した減衰を意味する。虚部が負となる周波数では、浮上物に対して減衰とは反対の不安定化力になる。
　【０００８】
　図７は（力Ｆ）／（変位Ｄ）、すなわち上記（３）式の虚部の値と周波数ｆとの関係を示す図である。同図中に示す破線Ａが（２）式に対応するものである。すなわち周波数の低い領域では回転体１に対し減衰効果を、高い領域では不安定化作用を持つ特性となる。回転体１と位置フィードバック系からなる固有振動数ｆｃが持つ減衰、特に回転体１の減衰より、同図に示す周波数ｆ＝ｆｃの所が小さいと、その固有振動数は発散的に振動し、運転できなくなる。
　【０００９】
　そこで位置フィードバック系の（力Ｆ）／（変位Ｄ）にさらに減衰効果を持たすために、位置フィードバック系に位相補償要素を追設する。位相補償回路５が１次進み回路だけで構成された最も簡単な場合を考えると、以下の伝達関数が加わった形となる。すなわち
　位相補償要素＝（１＋Ｔｌ１・Ｓ）／（１＋Ｔｌ２・Ｓ）…（４）
　（但し、Ｔｌ１，Ｔｌ２：時定数。）
　ここで、「Ｔｌ１＞Ｔｌ２」となるように設定すると、次式の位相とゲイン特性が得られる。すなわち
　位相＝ｔａｎ−１（Ｔｌ１・２πｆ）−ｔａｎ−１（Ｔｌ２・２πｆ）…（５）
　ゲイン＝（（１＋（Ｔｌ１・２πｆ）２）／（１＋（Ｔｌ２・２πｆ）２））１／２…（６）となる。
　【００１０】
　このような制御回路４と位相補償回路５の位置フィードバック系の（力Ｆ）／（変位Ｄ）は、
　Ｆ／Ｄ＝（Ｋｐ＋Ｋｄ・Ｓ／（１＋Ｔｄ・Ｓ））・Ｋｍ／（１＋Ｔｍ・Ｓ）・（１＋Ｔｌ１・Ｓ）／（１＋Ｔｌ２・Ｓ）…（７）となり、図７に示した実線Ｂのようになる。
　【００１１】
　回転体１と位置フィードバック系からなる固有振動数ｆｃを、減衰効果を有する周波数の低い領域に置くと、安定性が確保でき、振動を発生することなく運転できる。
　【００１２】
　このような特性を有する磁気軸受を図８（ａ）に示す回転体１の軸受２ａ、２ｂとして使用し、回転体１を浮上させると図８（ｂ）〜（ｆ）に示すような現象を呈する。
　【００１３】
　図８（ａ）に示す回転体１は、図８（ｂ）〜図８（ｆ）に示すような無限個の固有振動数を有する。図８（ｂ）、図８（ｃ）は回転体１がほとんど曲がらない剛体モードを呈する固有振動数で、図８（ｄ）〜図８（ｆ）は回転体１が曲がる弾性モードを呈する固有振動数である。固有振動数の次数が高くなるほど回転体１がよく曲がるモードを呈する。また、回転体１自体の材料等による減衰は、回転数以下の固有振動数に対しては不安定化に働き、回転数以上の固有振動数に対しては減衰作用として働く。
　【００１４】
　そこで、磁気軸受２ａ，２ｂの位置フィードバック系の（力Ｆ）／（変位Ｄ）の減衰効果を有する周波数領域に、回転数以下の固有振動数を持って来る必要がある。また、回転数以下の固有振動数に対し十分な減衰を与えるよう位相補償回路５の時定数Ｔｌ１，Ｔｌ２を最適な設定値に調整する必要がある。
　【００１５】
　【発明が解決しようとする課題】
　位相補償回路５は、上記（５）式に示したようにある周波数領域の位相を進め、その発散する周波数に対応する不安定化力に減衰を与え安定化するものである。しかし、実際の回転体では図９に示すようにジャイロ効果により静止時の固有振動数ｆ１〜ｆ３が二つに分かれる。この一方（ｆ１Ｆ，ｆ２Ｆ，ｆ３Ｆ）は回転数とともに上がり、もう一方（ｆ１Ｂ，ｆ２Ｂ，ｆ３Ｂ）は回転数とともに下がる性質を有している。固有振動数がある回転数になると、位相補償範囲の幅を外れてしまい、再び発散的な振動を起こし、回転を上げることができなくなる。
　【００１６】
　したがって、回転数による固有振動数の変動に対しても安定運転を確保するため、位相進み幅を広く設定する必要がある。しかし、位相補償範囲を広く設定しようとすると、上記（６）式に示したように中・高周波数領域でのゲイン特性の上昇を招く。
　【００１７】
　この中・高周波数領域のゲイン特性の上昇は、すなわち回転体の位置を保持するために該回転体を位置計測し、その信号をフィードバックして電磁石により力を発生させる装置において、そのまま回転体を振動させる不安定化力になる。この場合、ＰＩＤ制御、位相補償等の制御処理を行なったとしても、安定化されていない周波数領域では依然として大きな不安定化力を有している。したがって、無限個の固有振動数を有する回転体では、不安定化力となる領域に固有振動数が必ず存在し、磁気軸受により発散的な振動を発生することになる。
　【００１８】
　上記図６に示したような従来の制御装置では、安定化させる固有振動数に対し、高次の位相進み回路を最適な周波数帯域に設定し、位相補償要素による減衰（安定化）範囲をできるだけ広くし、かつ、中・高周波数領域でのゲインをできるだけ抑えるようにしているが、中・高周波数領域での不安定力を無くすまでには至っていない。
　【００１９】
　本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ジャイロ効果による固有振動数の変化にも対応でき、なおかつ中・高周波数領域でのゲインを極力抑え、磁気軸受が発生する不安定周波数領域の不安定化力を低減して発散的な振動を防止し、安定化した高速回転を保持可能な磁気軸受制御装置を提供することにある。
　【００２０】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は上記課題を解決して目的を達成するために、次のような手段を講じた。すなわち、回転体からの位置情報等の信号をフィードバックし、ＰＩＤ（比例、積分、微分）や位相補償等の制御を行ない、能動的に該回転体を浮上保持させるための磁力を制御する磁気軸受制御装置において、前記回転体の回転数を検出する回転数センサを設け、回転数で変化する固有振動数に合致させるべく、
該固有振動数に対して前記位相補償回路による位相進みが最大となる周波数が追従するように、前記
　【００２１】
　【作用】
　このような手段を講じたことにより、次のような作用を呈する。すなわち、位相補償要素の設定値を、安定化させる固有振動数の回転数による変動に合わせるよう、回転数情報により自動的に調整する構成としたことで、位相補償の設定範囲を最小にでき、中・高周波数領域の上昇を抑えることが可能となり、非回転時はもとより、回転時のジャイロ効果による固有振動数の変化、さらには高次の複数個の固有振動数にも磁気軸受の不安定化力を低減し得、高速回転時でも発散的な振動が防止することができ、安定な高速回転が得られるものとなる。
　【００２２】
　【実施例】
　以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係る機能構成を示すブロック図である。基本的な構成は上記図６に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
　【００２３】
　しかるに、７は制御対象となる回転体の回転数を検出する回転数センサであり、検出した回転数情報は時定数演算設定回路８へ送出される。この時定数演算設定回路８は、回転数センサ７からの回転数情報により、位相補償回路５の時定数を予め用意された関数で求め、求めた時定数を位相補償回路５へ供給して自動調節するためのである。
　【００２４】
　図２は上記位相補償回路５の具体的な回路構成を例示するものである。図示する位相補償回路５は、それぞれ２この抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２、コンデンサＣ及び増幅素子９からなる。このような回路構成で、上記（４）式に示される位相補償要素の時定数Ｔｌ１，Ｔｌ２は次式で設定される。すなわち、
　Ｔｌ１＝Ｒ１・Ｃ…（８）
　Ｔｌ２＝Ｒ１・Ｒ２・Ｃ／（Ｒ１＋Ｒ２）…（９）
　また、時定数Ｔｌ１，Ｔｌ２による位相進みが最大となる周波数ｆｍは次式となる。すなわち、
　ｆｍ＝１／｛２π・（Ｔｌ１・Ｔｌ２）｝…（１０）
　ここで、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２を可変抵抗で構成し、時定数Ｔｌ１，Ｔｌ２を回転数の関数により変化できるようにすれば、ジャイロ効果により変動する固有振動数に、位相補償回路５による位相進みが最大となる周波数ｆｍを追従させることができる。
　【００２５】
　かくして、上記位相補償回路５を二段直列接続された位相進み回路で実現した場合の、回転体の停止状態でのある固有振動数ｆｏに対して時定数を自動設定する際の位相−周波数特性を図３の一点鎖線Ｂに、ゲイン−周波数特性を図４の一点鎖線Ｂに示す。
　【００２６】
　また、回転体の回転状態での前記固有振動数のジャイロ効果による変動（ｆＢ、ｆＦ）に対して時定数を自動設定する際の位相−周波数特性を図３の実線Ｃに、同ゲイン−周波数特性を図４の実線Ｃに示す。
　【００２７】
　これら図３、図４からも分かるように、回転数センサ７を設けて検出した回転数情報により、位相補償回路５の時定数を可変してその設定値を自動的に調整する構成したので、位相補償の設定範囲を最小にでき、高周波ゲインの上昇を抑えることが可能となる。したがって、非回転時はもとより、回転時のジャイロ効果による固有振動数の変化、さらには高次の複数個の固有振動数にも磁気軸受の不安定化力を低減することができ、高速回転時でも発散的な振動を防止することが可能となって、安定した高速回転を実現させることができる。
　【００２８】
　なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば位相補償回路５を一次位相進み回路の二段直列接続したもので構成した場合を例示したが、一段または高次の位相補償回路で構成した場合についても同様の効果を得ることができる。また、上記実施例では一つの固有振動数についてのみ安定化を図った場合を例示したが、複数の固有振動数についても同様である。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であるのは勿論である。
　【００２９】
　【発明の効果】
　以上に述べた如く本発明によれば、制御対象となる回転体からの位置情報等の信号をフィードバックしてＰＩＤ（比例、積分、微分）や位相補償等の制御を行ない、該回転体を磁力により浮上保持する磁気軸受制御装置において、位相補償回路の設定値を回転数で変化する固有振動数に合わせるよう、回転数情報により自動的に調整する機能を有するようにしたので、位相補償の設定範囲を最小にでき、高周波ゲインの上昇を抑えることが可能となり、非回転時はもとより、回転時のジャイロ効果による固有振動数の変化、さらには高次の複数個の固有振動数にも磁気軸受の不安定化力を低減し得、高速回転時でも発散的な振動を防止することができ、安定した高速回転を保持可能な磁気軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の一実施例に係る機能構成を示すブロック図。
　【図２】同実施例に係る位相補償回路の具体構成を示すブロック図。
　【図３】同実施例に係る位相補償回路の位相−周波数特性を示す図。
　【図４】同実施例に係る位相補償回路のゲイン−周波数特性を示す図。
　【図５】従来の磁気軸受の基本構成を示す図。
　【図６】従来の磁気軸受制御装置の機能構成を示すブロック図。
　【図７】図５の磁気軸受の減衰特性を示す図。
　【図８】図５の回転体に生じる固有振動数を示す図。
　【図９】図５の回転体の回転数と固有振動数の関係を示す図。
　【符号の説明】
　　１…回転体、２ａ、２ｂ…磁気軸受、３…位置センサ、４…制御回路、５…位相補償回路、６…電磁石、７…回転数センサ、８…時定数演算設定回路、９…増幅素子。