(57)【要約】  磁気軸受のための電力供給システム、および、そのための制御方法である。システムは、交流電流入力電力供給源の上に整流およびフィルタリング処理を実施するための整流およびフィルタリング回路（１）であって、整流およびフィルタリング回路（１）は、第１の直流電流バス電圧を取得し、次いで、それを２つの経路へと分割するようになっており、第１の直流電流バス電圧のうちの一方の経路は、磁気軸受（３）が属する電気モーター（６）のモーターコントローラー（５）に電力を供給する、整流およびフィルタリング回路（１）と；第１の直流電流バス電圧の他方の経路から電力を獲得するための電力獲得回路（９）であって、電力獲得回路（９）は、第２の直流電流バス電圧を取得するようになっており、第２の直流電流バス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給源（２）の許容可能な入力電圧範囲の中にある、電力獲得回路（９）と；第２の直流電流バス電圧を第３の直流電流バス電圧へと変換するための、および、磁気軸受（３）の軸受コントローラー（４）に電力を供給するためのＤＣ−ＤＣ電力供給源（２）とを含む。磁気軸受のための電力供給システムおよびそのための制御方法は、不十分な電力供給安定性、複雑な構造、および不十分な信頼性などのような、先行技術における欠点を克服することが可能である。
2021508431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気軸受のための電力供給システムであって、前記電力供給システムは、整流およびフィルタリング回路（１）と、電力取得回路（９）と、ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）とを含み、
前記整流およびフィルタリング回路（１）は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するように構成されており、前記第１の直流電流は、前記磁気軸受が属する電気モーター（６）の電気モーターコントローラー（５）に電力を供給するように構成されており、
前記電力取得回路（９）は、前記第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するように構成されており、前記第２のＤＣバス電圧は、前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）によって許容される入力電圧範囲の中にあり、
前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）は、前記第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するように構成されており、前記第３の直流電流は、前記磁気軸受（３）の軸受コントローラー（４）に電力を供給するように構成されていることを特徴とする、電力供給システム。
【請求項２】
前記電力取得回路（９）は、並列に配置されている制御スイッチおよび分圧抵抗器を含み、前記制御スイッチは、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、オン状態になるように構成されており、前記制御スイッチを有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっており、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の上限値よりも高いケースでは、オフ状態になるように構成されており、前記分圧抵抗器を有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっており、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっているケースでは、オン状態になるように構成されており、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して、前記電気モーター（６）によって発生させられる電力から前記第２の直流電流を取得するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記分圧抵抗器の抵抗値は、前記所定の電圧範囲の前記上限値と前記入力電圧範囲の上限値との間の差を、前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）の所定の入力電流によって割ることによる結果であることを特徴とする、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御スイッチは、ソレノイド弁、電気的な弁、機械的なスイッチ、または電力スイッチのうちの少なくとも１つを含み、および／または、
前記分圧抵抗器は、スライド式抵抗器を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力は、前記電気モーター（６）が稼働を停止するまで、前記磁気軸受（３）の稼働を維持するように構成されており、および／または、
前記電気モーターコントローラー（５）は、前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力の電圧をブーストし、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して前記第２の直流電流を取得するようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
オン状態またはオフ状態になるように前記制御スイッチを制御するように構成されたスイッチ制御回路（８）をさらに含むことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するように構成された電圧検出回路（７）をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の、前記磁気軸受のための電力供給システム電力供給システムの制御方法であって、
整流およびフィルタリング回路（１）によって、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するステップであって、前記第１の直流電流は、前記磁気軸受が属する電気モーター（６）の電気モーターコントローラー（５）に電力を供給するように構成されている、ステップと、
電力取得回路（９）によって、前記第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するステップであって、前記第２のＤＣバス電圧は、前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）によって許容される入力電圧範囲の中にある、ステップと、
前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）によって、前記第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するステップであって、前記第３の直流電流は、前記磁気軸受（３）の軸受コントローラー（４）に電力を供給するように構成されている、ステップと
を含むことを特徴とする、制御方法。
【請求項９】
前記電力取得回路（９）によって、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得する前記ステップは、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、オン状態になるように前記電力取得回路（９）の中の制御スイッチを制御するステップであって、前記制御スイッチを有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の上限値よりも高いケースでは、オフ状態になるように前記制御スイッチを制御するステップであって、前記電力取得回路（９）の中の分圧抵抗器を有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっているケースでは、オン状態になるように前記制御スイッチを制御するステップであって、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して、前記電気モーター（６）によって発生させられる電力から前記第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して、前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力から前記第２の直流電流を取得する前記ステップは、
前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力によって、前記電気モーター（６）が稼働を停止するまで、前記磁気軸受（３）の稼働を維持するステップ、および／または、
前記電気モーターコントローラー（５）によって、前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力の電圧をブーストし、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して前記第２の直流電流を取得するステップ
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記制御方法は、
前記磁気軸受のための電力供給システムがスイッチ制御回路（８）をさらに含むケースでは、前記スイッチ制御回路（８）によって、オン状態またはオフ状態になるように前記制御スイッチを制御するステップ、および／または、
前記磁気軸受のための電力供給システムが電圧検出回路（７）をさらに含むケースでは、前記電圧検出回路（７）によって、前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、２０１７年１１月７日に出願された「磁気軸受のための電力供給システムおよびそのための制御方法」という標題の中国特許出願第２０１７１１０８５４３７．Ｘ号の優先権を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、電気モーターの技術分野に関し、とりわけ、磁気軸受のための電力供給システムおよびそのための制御方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気軸受は、電気モーターのローター（すなわち、シャフト）を磁力効果によって空中に浮上させ、電気モーターのステーターと機械的な接触をしていない状態にする。磁気軸受のための電力供給部の設計において、解決されるべき最も重要な問題のうちの１つは、電気モーターの高速稼働の間の突然のパワー・オフのケースにおいて、ローターが回転することを停止するまで、どのようにローターの浮上を維持するかということである。
【０００４】
磁気軸受のための電気モーター電力制御システムにおいて、軸受コントローラーの低電圧電力供給は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって提供され、一方、軸受コントローラーの中のインバーターモジュールの電力供給は、主電力供給部のＤＣバス電圧によって直接的に提供される。また、ＤＣバス電圧は、同時に電気モーターに電力を供給する。電気モーターの稼働の間に、ＤＣバス電圧は、電気モーターの負荷の変化に起因して変動する可能性があり、それは、磁気軸受の制御効果に直接的に影響を与える可能性がある。
【０００５】
先行技術において、不十分な電力供給安定性、複雑な構造、および不十分な信頼性などのような欠点が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の欠点に応答する磁気軸受のための電力供給システムおよびそのための制御方法を提供することであり、先行技術における軸受コントローラーの中のインバーターモジュールの電力供給が主電力供給部のＤＣバス電圧によって直接的に提供されることから結果として生じる不十分な電力供給安定性の問題を解決するようになっており、電力供給安定性を強化する効果を実現するようになっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、磁気軸受のための電力供給システムを提供する。電力供給システムは、整流およびフィルタリング回路と、電力取得回路と、ＤＣ−ＤＣ電力供給部とを含み、整流およびフィルタリング回路は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するように構成されており、第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーターの電気モーターコントローラーに電力を供給するように構成されており、電力取得回路は、第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するように構成されており、第２のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって許容される入力電圧範囲の中にあり、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するように構成されており、第３の直流電流は、磁気軸受の軸受コントローラーに電力を供給するように構成されている。
【０００８】
代替的に、電力取得回路は、並列に配置されている制御スイッチおよび分圧抵抗器を含み、制御スイッチは、ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、オン状態になるように構成されており、制御スイッチを有するブランチを通して、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっており、または、ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の上限値よりも高いケースでは、オフ状態になるように構成されており、分圧抵抗器を有するブランチを通して、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっており、または、ＡＣ入力電力供給部がオフになっているケースでは、オン状態になるように構成されており、制御スイッチを有するブランチを通して、電気モーターによって発生させられる電力から第２の直流電流を取得するようになっている。
【０００９】
代替的に、分圧抵抗器の抵抗値は、所定の電圧範囲の上限値と入力電圧範囲の上限値との間の差を、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の所定の入力電流によって割ることによる結果である。
【００１０】
代替的に、制御スイッチは、ソレノイド弁、電気的な弁、機械的なスイッチ、または電力スイッチのうちの少なくとも１つを含み、および／または、分圧抵抗器は、スライド式抵抗器を含む。
【００１１】
代替的に、電気モーターによって発生させられる電力は、電気モーターが稼働を停止するまで、磁気軸受の稼働を維持するように構成されており、および／または、電気モーターコントローラーは、電気モーターによって発生させられる電力の電圧をブーストし、制御スイッチを有するブランチを通して第２の直流電流を取得するようにさらに構成されている。
【００１２】
代替的に、電力供給システムは、オン状態またはオフ状態になるように制御スイッチを制御するように構成されたスイッチ制御回路をさらに含む。
【００１３】
代替的に、電力供給システムは、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するように構成された電圧検出回路をさらに含む。
【００１４】
上記の電力供給システムと調和して、本発明の別の態様では、磁気軸受のための電力供給システムの制御方法が提供される。制御方法は、整流およびフィルタリング回路によって、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するステップであって、第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーターの電気モーターコントローラーに電力を供給するように構成されている、ステップと、電力取得回路によって、第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するステップであって、第２のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって許容される入力電圧範囲の中にある、ステップと、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって、第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するステップであって、第３の直流電流は、磁気軸受の軸受コントローラーに電力を供給するように構成されている、ステップとを含む。
【００１５】
代替的に、電力取得回路によって、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するステップは、ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、オン状態になるように電力取得回路の中の制御スイッチを制御するステップであって、制御スイッチを有するブランチを通して、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ、または、ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の上限値よりも高いケースでは、オフ状態になるように制御スイッチを制御するステップであって、電力取得回路の中の分圧抵抗器を有するブランチを通して、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ、または、ＡＣ入力電力供給部がオフになっているケースでは、オン状態になるように制御スイッチを制御するステップであって、制御スイッチを有するブランチを通して、電気モーターによって発生させられる電力から第２の直流電流を取得するようになっている、ステップを含む。
【００１６】
代替的に、制御スイッチを有するブランチを通して、電気モーターによって発生させられる電力から第２の直流電流を取得するステップは、電気モーターによって発生させられる電力によって、電気モーターが稼働を停止するまで、磁気軸受の稼働を維持するステップ、および／または、電気モーターコントローラーによって、電気モーターによって発生させられる電力の電圧をブーストし、制御スイッチを有するブランチを通して第２の直流電流を取得するステップを含む。
【００１７】
代替的に、制御方法は、磁気軸受のための電力供給システムがスイッチ制御回路をさらに含むケースでは、スイッチ制御回路によって、オン状態またはオフ状態になるように制御スイッチを制御するステップ、および／または、磁気軸受のための電力供給システムが電圧検出回路をさらに含むケースでは、電圧検出回路によって、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するステップをさらに含む。
【００１８】
本発明の解決策において、磁気軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電され、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、分圧抵抗器とスイッチとを含む並列回路を通して、ＤＣバス電圧から電力を取得する。ＤＣバス電圧の上昇に起因してＤＣ−ＤＣ電力供給部が損傷を与えられることとならないということ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の作動電圧範囲が広げられるということが保証される。ＤＣバス電圧の変動が磁気軸受の制御安定性に影響を与えるという問題は解決され、電力供給安定性が強化される。
【００１９】
さらに、本発明の解決策において、磁気軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電される。ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって許容される最大入力値を超えるＤＣバス電圧に起因して、ＤＣ−ＤＣ電力供給部および磁気軸受システム全体に損傷を与えるという問題は解決され、電力供給信頼性が強化される。
【００２０】
さらに、本発明の解決策において、磁気軸受コントローラーは、簡単な構造でＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電される。軸受コントローラーの中の電力デバイスの選択の難しさおよびコストが低減され、高いＤＣバス電圧、ならびに、軸受コントローラーの中の電力デバイスの難しい選択、高いコスト、および難しい制御の問題が解決される。
【００２１】
さらに、本発明の解決策において、電圧検出回路は、ＤＣバス電圧の値を検出するように、および、スイッチ制御回路の値をフィードバックするように構成されており、スイッチ制御回路は、その値にしたがってオン状態またはオフ状態になるように、スイッチを制御する。電力供給部の安定性および信頼性が強化され、磁気軸受システムの信頼性が改善され、ＡＣ入力電力の異常なパワー・オフに起因してシステム全体が損傷を与えられるという問題は回避される。磁気軸受システムの稼働の安定性が改善され、ＡＣ入力電力供給部の異常なパワー・オフの間に回転体が浮上するように維持されることができないという問題が解決される。
【００２２】
したがって、本発明の解決策において、電力は、スイッチの間の分圧抵抗器とを含む並列回路を通して、ＤＣバス電圧から直接的に取得され、磁気軸受コントローラーがＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電されるようになっている。主電力供給部のＤＣバス電圧によって直接的に提供される先行技術の軸受コントローラーの中のインバーターモジュールの電力供給から結果として生じる不十分な電力供給安定性の問題が解決される。先行技術における不十分な電力供給安定性、複雑な構造、および不十分な信頼性の欠点が克服される。好適な電力供給安定性、簡単な構造、および好適な信頼性の有益な効果が現実化される。
【００２３】
本発明の他の特徴および利点は、以下の明細書に説明されることとなり、明細書から部分的に明らかになることとなり、または、本発明を実装することによって理解されることとなる。
【００２４】
本発明の技術的解決策は、図面および実施形態を参照して詳細にさらに説明されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の１つの実施形態による磁気軸受のための電力供給システムを示す概略構造図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による磁気軸受のための電力供給の回路の原理を示す概略図である。
【図３】本発明の１つの実施形態による、異常なパワー・オフの間の磁気軸受のための電力供給システムのエネルギー流路を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本出願の目的、技術的解決策、および利点がより明確になるようにするために、本出願の技術的解決策の明確で完全な説明が、本出願の特定の実施形態および対応する図面と組み合わせて、下記に与えられることとなる。明らかに、下記に説明されている実施形態は、本出願の実施形態のすべてではなく、一部に過ぎない。任意の創造的な労力なしに本出願の実施形態に基づいて当業者によって取得されるすべての他の実施形態は、本出願の保護範囲に入る。
【００２７】
磁気軸受のための電気モーター電力制御システムにおいて、軸受コントローラーの低電圧電力は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって提供され、一方、軸受コントローラーの中のインバーターモジュールの電力供給は、主電力供給部のＤＣバス電圧によって直接的に提供される。入力電力供給部の電圧が高いときには、たとえば、入力電力供給部が３相ＡＣ電力入力であるときには、ＤＣバス電圧が高くなっている。このときに、軸受コントローラーのインバーターモジュールは、ＤＣバス電圧によって直接的に給電されるので、軸受コントローラーの中の電力デバイスを選択することは難しく、電力デバイスのコストおよび制御の難しさは高い。
【００２８】
軸受のための電力供給システムにおいて、高電圧ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、入力電力供給部が通常のケースでは作動せず、入力電力供給部が異常なケースにおいてのみ作動する。また、磁気軸受の制御に影響を与える高いバス電圧およびバス電圧変動などのような要因も存在している。
【００２９】
軸受のための別の電力供給システムは、ＡＣ−ＤＣ電力供給部およびＤＣ−ＤＣ電力供給部を含む。この電力供給システムの構造は、２つの電力供給部を必要とすることに起因して複雑になっており、それは、電力供給システムの信頼性を低減させ、高いコストを伴う。
【００３０】
本発明の実施形態によれば、図１に示されているように、磁気軸受のための電力供給システムが提供され、図１は、本発明の１つの実施形態による、磁気軸受のための電力供給システムを示す概略構造図である。磁気軸受のための電力供給システムは、整流およびフィルタリング回路１と、電力取得回路９と、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２とを含むことが可能である。
【００３１】
１つの代替的な例では、整流およびフィルタリング回路１は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するように構成され得る。第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーター６の電気モーターコントローラー５に電力を供給するように構成されている。
【００３２】
たとえば、整流およびフィルタリング回路１は、整流回路およびフィルタリング回路を含むことが可能である。整流器回路は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流し、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するように構成されている。第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーター６の電気モーターコントローラー５に電力を供給するように構成されている。フィルター回路は、第１の直流電流をフィルタリングし、フィルタリングされた第１の直流電流を電気モーターコントローラー５または電力取得回路９のうちの少なくとも１つに供給するように構成され得る。
【００３３】
たとえば、ＡＣ入力電力からの交流電流は、整流およびフィルタリング回路１によって整流およびフィルタリングされた後に、より高いＤＣバス電圧（たとえば、ＤＣバス電圧Ｕｂ）によるものとなる。ＤＣバス電圧Ｕｂは、電気モーター６を制御するために電気モーターコントローラー５に供給される。
【００３４】
１つの代替的な例では、電力取得回路９は、第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するように構成され得る。第２のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される入力電圧範囲の中にある。
【００３５】
たとえば、第１の直流電流は、最初に、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２に供給される前に、分圧抵抗器ＲとスイッチＫとを含む並列回路（すなわち、電力取得回路９）を通過する。
【００３６】
１つの代替的な例では、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するように構成され得る。第３の直流電流は、磁気軸受３の軸受コントローラー４に電力を供給するように構成されている。第３のＤＣバス電圧は、軸受コントローラー４によって許容される電力供給電圧範囲の中にある。
【００３７】
たとえば、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流から電力を直接的に取得し、軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電される。
【００３８】
たとえば、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、磁気軸受３を制御するために軸受コントローラー４に供給する前に、電力取得回路９によって供給される直流電流を、安定したおよびより低い電圧による直流電流へと変換する。
【００３９】
たとえば、軸受コントローラー４は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって完全に給電される。
【００４０】
したがって、磁気軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電され、それによって、磁気軸受の稼働の安定性を改善する。ＤＣバス電圧変動が磁気軸受の制御安定性に影響を与えるという問題は解決され、電力供給信頼性が強化される。
【００４１】
代替的に、電力取得回路９は、制御スイッチ（たとえば、スイッチＫ）および分圧抵抗器（たとえば、分圧抵抗器Ｒ）を含むことが可能であり、それらは、図２および図３の中に例として示されている。
【００４２】
制御スイッチおよび分圧抵抗器は、並列に配置されている。
【００４３】
たとえば、磁気軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電されており、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、分圧抵抗器とスイッチとを含む並列回路を通してＤＣバス電圧から電力を取得する。
【００４４】
たとえば、電力取得回路９は、スイッチＫおよび分圧抵抗器Ｒなどを含むことが可能である。
【００４５】
したがって、制御スイッチおよび分圧抵抗器は、協働的に配置されており、磁気軸受コントローラーがＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電され得るようになっており、それによって、軸受コントローラーの中の電力デバイスの選択の難しさおよびコストを低減させる。高いＤＣバス電圧、ならびに、軸受コントローラーの中の電力デバイスの難しい選択、高いコスト、および難しい制御の問題が解決される。
【００４６】
より代替的には、分圧抵抗器の抵抗値は、第１のＤＣバスの所定の電圧範囲の上限値と入力電圧範囲の上限値との間の差を、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の所定の入力電流によって割ることによる結果である。
【００４７】
したがって、第１のＤＣバスの所定の電圧範囲の上限値、入力電圧範囲の上限値、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の所定の入力電流の間の差に基づいて、分圧抵抗器の抵抗値は、簡単な様式で決定される。電圧は、決定された抵抗値にしたがって正確に分割されており、それは、電力取得の信頼性および安全を強化するのに好適である。
【００４８】
より代替的には、制御スイッチは、ソレノイド弁、電気的な弁、機械的なスイッチ、または電力スイッチのうちの少なくとも１つを含むことが可能である。
【００４９】
より代替的には、分圧抵抗器は、スライド式抵抗器を含むことが可能である。
【００５０】
したがって、制御スイッチおよび分圧抵抗器の複数の形態によって、それは、電圧取得および制御のフレキシビリティーおよび利便性を強化するのに好適である。
【００５１】
１つの代替的な特定の例では、制御スイッチおよび分圧抵抗器が並列に配置されている構造において、ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、制御スイッチは、オン状態になるように構成され得り、制御スイッチを有するブランチを通して第１の直流電流から第２の直流電流を取り出すようになっている。
【００５２】
たとえば、ＡＣ入力電力供給部が通常であるケースでは、磁気軸受は、通常通り作動し、電気モーターコントローラー５は、前進駆動状態になっており、電気モーター６は、通常通りスムーズに稼働する。このときに、第１のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される入力範囲の中の電圧値Ｕｂによって安定している。電圧検出回路７は、第１のＤＣバス電圧の値を同期的に検出し、第１のＤＣバス電圧の値をスイッチ制御回路８にフィードバックする。スイッチＫは、オン状態になっており、第１のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２に直接的に供給される。
【００５３】
また、１つの代替的な特定の例では、制御スイッチおよび分圧抵抗器が並列に配置されている構造において、ＡＣ入力電力供給部がオフになっており、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の上限値よりも高くなっているケースでは、制御スイッチは、オフ状態になるように構成され得り、分圧抵抗器を有するブランチを通して第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっている。
【００５４】
たとえば、ＡＣ入力電力供給部の電圧の振幅の中に変動が存在しているか、または、電気モーター６の負荷の中に変動が存在しているケースでは、第１のＤＣバス電圧の中の変動が引き起こされる。限界ケースでは、第１のＤＣバス電圧の値が、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される最大入力値を超える可能性がある。そのような場合では、それが適時にハンドリングされない場合には、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２が、損傷を与えられる可能性があり、磁気浮上システム全体が、さらに損傷を与えられる可能性がある。この問題を解決するために、以下の解決策が、本発明によって提供される。
【００５５】
第１のＤＣバス電圧が特定の値へ上昇することを、電圧検出回路７が検出するときには、スイッチ制御回路８は、オフになるようにスイッチＫを制御する。第１の直流電流が分圧抵抗器Ｒを通してＤＣ−ＤＣ電力供給部２に供給されるときには、電圧降下Ｕｒが作り出される。ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の入力電圧Ｕｄは、Ｕｄ＝Ｕｂ−Ｕｒであり、それによって、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の入力電圧Ｕｄの値を低減させる。
【００５６】
分圧抵抗器Ｒの値は、以下の通りの原理にしたがって決定され得る：第１のＤＣバス電圧の可能な最大値Ｕｂｍａｘ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の入力電流Ｉｒに基づいて、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の最大入力電圧Ｕｄｍａｘ＝Ｕｂｍａｘ−Ｒ＊Ｉｒが取得され、ここにおいて、Ｕｄｍａｘは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される入力電圧範囲の中にあることが必要とされる。
【００５７】
上記の処理の後に、第１のＤＣバス電圧の上昇に起因してＤＣ−ＤＣ電力供給部２が損傷を与えられることとはならないということ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の作動電圧範囲が広げられるということが保証される。一方、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、電圧を安定化させる機能を有しているので、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の出力は、安定しており、磁気軸受３の制御に影響を与えないこととなる。
【００５８】
１つの代替的な特定の例では、制御スイッチおよび分圧抵抗器が並列に配置されている構成において、ＡＣ入力電力がオフになっているケースでは、制御スイッチは、オン状態になるようにさらに構成され得り、制御スイッチを有するブランチを通して、電気モーター６によって発生させられる電力から第２の直流電流を取得するようになっている。
【００５９】
たとえば、ＡＣ入力電力供給部が異常的にパワー・オフされているケースでは、電気モーター６は、発電機として動作し、電気モーターコントローラー５は、前進ブレーキング状態になっており、電気モーター６によって発生させられる電力の電圧をブーストし、ブーストされた電力をＤＣバスにフィードバックし、合理的な範囲の中にあるようにＤＣバス電圧を維持する。
【００６０】
このときに、スイッチＫはオンになっており、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、ＤＣバスから電力を直接的に取得し、電気モーターの回転速度がゼロに降下するまで作動し続けるように磁気軸受を維持する。
【００６１】
電気モーターコントローラー５が作動することを停止しているケースでは、ＤＣバス電圧は、徐々に降下し、磁気軸受コントローラー４は、図２に示されているように、作動することを停止する。電気モーターの高速稼働の間の突然のパワー・オフのケースにおいて、ローターは、ローターが回転を停止するまで、依然として浮上させられた状態を維持させられ得り、それによって、システム全体が損傷を与えられることを回避する。
【００６２】
たとえば、軸受コントローラーが供給電力システムの状態にかかわらずＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電されるという本発明の解決策において、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって出力される電圧は、第１のＤＣバス電圧よりも低くなっており、軸受コントローラーの中の電力デバイスの好都合な選択および低いコストが現実化され得り、また、制御の難しさも、それに対応して低減される。磁気軸受のための供給電力システムの信頼性が改善される。
【００６３】
たとえば、本発明において、軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電されており、軸受コントローラーの電力モジュールの電圧が安定していないという問題が解決され得る。ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって出力される電圧は、第１のＤＣバス電圧よりも低くなっているので、軸受コントローラーの中の電力デバイスの好都合な選択および低いコストが現実化され、また、制御の難しさも、それに対応して低減される。磁気軸受のための供給電力システムの信頼性が改善される。
【００６４】
したがって、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、分圧抵抗器とスイッチとを含む並列回路を通して、ＤＣバスから電力を取得する。ＤＣバス電圧の上昇に起因してＤＣ−ＤＣ電力供給部が損傷を与えられる可能性がないということ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の作動電圧範囲が広げられるということが保証される。ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって許容される最大入力電圧を超えるＤＣバス電圧に起因して、ＤＣ−ＤＣ電力供給部および磁気軸受システム全体に損傷を与えるという問題は解決され、電力供給システムは、好適な安定性および高い信頼性を有している。
【００６５】
具体的には、電気モーター６によって発生させられる電力は、電気モーター６が稼働を停止するまで、稼働し続けるように磁気軸受３を維持するように構成され得る。
【００６６】
具体的には、電気モーターコントローラー５は、また、電気モーター６によって発生させられる電力の電圧をブーストするように、および、ブーストされた電力をＤＣバスにフィードバックするように構成され得る。
【００６７】
したがって、ＡＣ入力電力供給部がパワー・オフされているケースでは、電気モーターは、発電機としての役割を果たし、磁気軸受は、電気モーターによって発生させられる電力によって作動し続けるように維持され、それによって、磁気軸受システムの信頼性を改善する。したがって、ＡＣ入力電力供給部の異常的なパワー・オフに起因してシステム全体が損傷を与えられるという問題は回避され、磁気軸受の稼働の安定性および安全が強化され、ＡＣ入力電力供給部の異常なパワー・オフの間にローターが浮上させられるように維持されることができないという問題が解決される。
【００６８】
１つの代替的な実施形態では、電力供給システムは、スイッチ制御回路８をさらに含むことが可能である。
【００６９】
１つの代替的な例では、スイッチ制御回路８は、オン状態またはオフ状態になるように制御スイッチを制御するように構成され得る。
【００７０】
たとえば、スイッチ制御回路は、第１のＤＣバス電圧にしたがってオン状態になるかまたはオフ状態になるように、制御スイッチを制御する。
【００７１】
したがって、制御スイッチは、スイッチ制御回路を通して制御され、それは、電力取得回路の作動のフレキシビリティーおよび信頼性を強化するのに好適である。
【００７２】
１つの代替的な実施形態では、電力供給システムは、電圧検出回路７をさらに含むことが可能である。
【００７３】
１つの代替的な例では、電圧検出回路７は、第１のＤＣバス電圧の値が所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するように構成され得る。
【００７４】
たとえば、電圧検出回路は、第１のＤＣバス電圧の値を検出するように、および、第１のＤＣバス電圧の値をスイッチ制御回路にフィードバックするように構成されている。
【００７５】
たとえば、磁気軸受のための電力供給システムが、図１に示されている。システム（すなわち、磁気軸受のための電力供給システム）全体の主要部材は、整流およびフィルタリング回路１と、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２と、磁気軸受４およびコントローラー（すなわち、磁気軸受コントローラー３）、電気モーター６およびコントローラー（すなわち、電気モーターコントローラー５）と、電圧検出回路７と、スイッチ制御回路８と、電力取得回路９などとを含むことが可能である。
【００７６】
たとえば、電圧検出回路７は、第１のＤＣバス電圧の値（たとえば、ＤＣバス電圧Ｕｂ）を検出するように、および、第１のＤＣバス電圧の値をスイッチ制御回路８にフィードバックするように構成されており、スイッチ制御回路８は、第１のＤＣバス電圧の値にしたがってオン状態またはオフ状態になるようにスイッチＫを制御する。
【００７７】
したがって、整流およびフィルタリング回路によって出力されるＤＣバス電圧は、電圧検出回路によって検出され、磁気軸受の電力供給部の安定性および安全が強化され得る。
【００７８】
多数のテストおよび検証の後に、これらの実施形態の技術的解決策において、磁気軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電され、それによって、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の最大許容入力値を超えるＤＣバス電圧に起因してＤＣ−ＤＣ電力供給部および磁気軸受システム全体に損傷を与えるという問題を解決し、電力供給部の信頼性を強化する。
【００７９】
本発明の実施形態によれば、磁気軸受のための電力供給システムに対応する磁気軸受のための電力供給システムの制御方法も提供される。磁気軸受のための電力供給システムの制御方法は、以下を含むことが可能である。
【００８０】
（１）  ＡＣ入力電力供給部からの交流電流は、整流およびフィルタリング回路１によって整流およびフィルタリングされ、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得する。第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーター６の電気モーターコントローラー５に電力を供給するように構成されている。
【００８１】
たとえば、整流およびフィルタリング回路１は、整流回路およびフィルタリング回路を含むことが可能である。整流器回路は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流し、第１の直流電流を取得するように構成されており、第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーター６の電気モーターコントローラー５に電力を供給するように構成されている。フィルター回路は、第１の直流電流をフィルタリングし、フィルタリングされた第１の直流電流を電気モーターコントローラー５または電力取得回路９のうちの少なくとも１つに供給するように構成され得る。
【００８２】
たとえば、ＡＣ入力電力からの交流電流は、整流およびフィルタリング回路１によって整流およびフィルタリングされた後に、より高いＤＣバス電圧（たとえば、ＤＣバス電圧Ｕｂ）による直流電流になるものとなる。ＤＣバス電圧Ｕｂは、電気モーター６を制御するために電気モーターコントローラー５に供給される。
【００８３】
（２）  第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流は、電力取得回路９によって第１の直流電流から取得される。第２のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される入力電圧範囲の中にある。
【００８４】
たとえば、第１の直流電流は、最初に、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２に供給される前に、分圧抵抗器ＲとスイッチＫとを含む並列回路（すなわち、電力取得回路９）を通過する。
【００８５】
（３）  第２の直流電流は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって、第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換される。第３の直流電流は、磁気軸受３の軸受コントローラー４に電力を供給するように構成されている。第３のＤＣバス電圧は、軸受コントローラー４によって許容される電力供給電圧範囲の中にある。
【００８６】
たとえば、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、電力取得回路９によって供給される第１の直流電流から電力を直接的に取得し、軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電される。
【００８７】
たとえば、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、磁気軸受３を制御するために軸受コントローラー４に供給する前に、電力取得回路９によって供給される直流電流を、安定したおよびより低い電圧による直流電流へと変換する。
【００８８】
たとえば、軸受コントローラー４は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって完全に給電される。
【００８９】
したがって、磁気軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電され、それによって、磁気軸受の稼働の安定性を改善する。ＤＣバス電圧変動が磁気軸受の制御安定性に影響を与えるという問題は解決され、電力供給信頼性が強化される。
【００９０】
１つの代替的な例では、電力取得回路９が制御スイッチ（たとえば、スイッチＫ）および分圧抵抗器（たとえば、分圧抵抗器Ｒ）を含むケースにおいて、第２の直流電流が電力取得回路９によって第１の直流電流から取得されるステップは、（２１）から（２３）を含むことが可能である。
【００９１】
（２１）ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、制御スイッチは、オン状態になるように制御され、制御スイッチを有するブランチを通して、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっている。
【００９２】
（２２）  ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の上限値よりも高くなっているケースでは、制御スイッチは、オフ状態になるように制御され、分圧抵抗器を有するブランチを通して、第１の直流電流から第２の直流電流を取得するようになっている。
【００９３】
（２３）  ＡＣ入力電力がオフになっているケースでは、制御スイッチは、オン状態になるように制御され、制御スイッチを有するブランチを通して、電気モーター（６）によって発生させられる電力から第２の直流電流を取得するようになっている。
【００９４】
したがって、ＤＣ−ＤＣ電力供給部は、分圧抵抗器とスイッチとを含む並列回路を通して、ＤＣバスから電力を取得する。ＤＣバス電圧の上昇に起因してＤＣ−ＤＣ電力供給部が損傷を与えられる可能性がないということ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の作動電圧範囲が広げられるということが保証される。ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって許容される最大入力電圧を超えるＤＣバス電圧に起因して、ＤＣ−ＤＣ電力供給部および磁気軸受システム全体に損傷を与えるという問題は解決され、電力供給システムは、好適な安定性および高い信頼性を有している。
【００９５】
代替的に、第２の直流電流が制御スイッチを有するブランチを通して電気モーター６によって発生させられる電力から取得されるステップは、電気モーター６が稼働を停止するまで、磁気軸受３の稼働が、電気モーター６によって発生させられる電力によって維持されるということを含むことが可能である。
【００９６】
代替的に、第２の直流電流が制御スイッチを有するブランチを通して電気モーター６によって発生させられるから取得されるステップは、電気モーター６によって発生させられる電力が、電気モーターコントローラー５によってより高い電圧によるものとなるようにブーストされ、次いで、ＤＣバスにフィードバックされることをさらに含むことが可能である。
【００９７】
したがって、ＡＣ入力電力供給部がパワー・オフされているケースでは、電気モーターは、発電機としての役割を果たし、磁気軸受は、電気モーターによって発生させられる電力によって作動し続けるように維持され、それによって、磁気軸受システムの信頼性を改善する。したがって、ＡＣ入力電力供給部の異常的なパワー・オフに起因してシステム全体が損傷を与えられるという問題は回避され、磁気軸受の稼働の安定性および安全が強化され、ＡＣ入力電力供給部の異常なパワー・オフの間にローターが浮上させられるように維持されることができないという問題が解決される。
【００９８】
１つの代替的な実施形態では、制御方法は、磁気軸受のための電力供給システムがスイッチ制御回路８をさらに含むケースにおいて、制御スイッチが、スイッチ制御回路８によってオン状態またはオフ状態になるように制御されるということをさらに含むことが可能である。
【００９９】
したがって、制御スイッチは、スイッチ制御回路を通して制御され、それは、電力取得回路の作動のフレキシビリティーおよび信頼性を強化するのに好適である。
【０１００】
１つの代替的な実施形態では、制御方法は、磁気軸受のための電力供給システムが電圧検出回路７をさらに含むケースにおいて、第１のＤＣバス電圧が、電圧検出回路７によって、所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出されるということをさらに含むことが可能である。
【０１０１】
したがって、整流およびフィルタリング回路によって出力されるＤＣバス電圧は、電圧検出回路によって検出され、磁気軸受の電力供給部の安定性および安全が強化され得る。
【０１０２】
１つの代替的な実施形態では、磁気軸受のための電力供給システムが、図１に示されている。システム（すなわち、磁気軸受のための電力供給システム）全体の主要部材は、整流およびフィルタリング回路１と、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２と、磁気軸受４およびコントローラー（すなわち、磁気軸受コントローラー３）、電気モーター６およびコントローラー（すなわち、電気モーターコントローラー５）と、電圧検出回路７と、スイッチ制御回路８と、電力取得回路９などとを含むことが可能である。電力取得回路９は、スイッチＫおよび分圧抵抗器Ｒなどを含むことが可能である。磁気軸受のための電力供給システムの動作原理は、以下の通りである。
【０１０３】
ＡＣ入力電力の交流電流は、整流およびフィルタリング回路１によって整流およびフィルタリングされた後に、より高いＤＣバス電圧（たとえば、ＤＣバス電圧Ｕｂ）による直流電流になることとなる。
【０１０４】
代替的に、ＤＣバス電圧Ｕｂによる直流電流は、電気モーター６を制御するために電気モーターコントローラー５に供給される。
【０１０５】
代替的に、直流電流は、最初に、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２に供給される前に、分圧抵抗器ＲとスイッチＫとを含む並列回路（すなわち、電力取得回路９）を通過する。
【０１０６】
ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、磁気軸受３を制御するために軸受コントローラー４に供給する前に、電力取得回路９によって供給される直流電流を、安定したおよびより低い電圧による直流電流へと変換する。
【０１０７】
とりわけ、軸受コントローラー４は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって完全に給電される。
【０１０８】
代替的に、電圧検出回路７は、ＤＣバス電圧の値（たとえば、ＤＣバス電圧Ｕｂ）を検出するように、および、ＤＣバス電圧の値をスイッチ制御回路８にフィードバックするように構成されており、スイッチ制御回路８は、ＤＣバス電圧の値にしたがってオン状態またはオフ状態になるようにスイッチＫを制御する。
【０１０９】
１つの代替的な例では、本発明の磁気軸受のための電力供給解決策の特定の動作プロセスは、以下の通りに説明される。
【０１１０】
（１）  ＡＣ入力電力供給部が通常であるケースでは、磁気軸受は、通常通り作動し、電気モーターコントローラー５は、前進駆動状態になっており、電気モーター６は、通常通りスムーズに稼働する。このときに、ＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される入力範囲の中の電圧値Ｕｂによって安定している。電圧検出回路７は、ＤＣバス電圧の値を同期的に検出し、ＤＣバス電圧の値をスイッチ制御回路８にフィードバックする。スイッチＫは、オン状態になっており、第１のＤＣバス電圧は、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２に直接的に供給される。
【０１１１】
（２）  ＡＣ入力電力供給部の電圧の振幅の中に変動が存在しているか、または、電気モーター６の負荷の中に変動が存在しているケースでは、ＤＣバス電圧の中の変動が引き起こされる。限界ケースでは、ＤＣバス電圧の値が、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される最大入力値を超える可能性がある。そのような場合では、それが適時にハンドリングされない場合には、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２が、損傷を与えられる可能性があり、磁気浮上システム全体が、さらに損傷を与えられる可能性がある。この問題を解決するために、以下の解決策が、本発明によって提供される。
【０１１２】
（２１）  ＤＣバス電圧が特定の値へ上昇することを、電圧検出回路７が検出するときには、スイッチ制御回路８は、オフになるようにスイッチＫを制御する。第１の直流電流が分圧抵抗器Ｒを通してＤＣ−ＤＣ電力供給部２に供給されるときには、電圧降下Ｕｒが作り出される。ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の入力電圧Ｕｄは、Ｕｄ＝Ｕｂ−Ｕｒであり、それによって、ＤＣ−ＤＣ電力供給部の入力電圧Ｕｄの値を低減させる。
【０１１３】
分圧抵抗器Ｒの値は、以下の通りの原理にしたがって決定され得る：ＤＣバス電圧の可能な最大値Ｕｂｍａｘ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の入力電流Ｉｒに基づいて、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の最大入力電圧Ｕｄｍａｘ＝Ｕｂｍａｘ−Ｒ＊Ｉｒが取得され、ここにおいて、Ｕｄｍａｘは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２によって許容される入力電圧範囲の中にあることが必要とされる。
【０１１４】
上記の処理の後に、ＤＣバス電圧の上昇に起因してＤＣ−ＤＣ電力供給部２が損傷を与えられることとはならないということ、および、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の作動電圧範囲が広げられるということが保証される。一方、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、電圧を安定化させる機能を有しているので、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２の出力は、安定しており、磁気軸受３の制御に影響を与えないこととなる。
【０１１５】
（２２）  たとえば、ＡＣ入力電力供給部が異常的にパワー・オフされているケースでは、電気モーター６は、発電機として動作し、電気モーターコントローラー５は、前進ブレーキング状態になっており、電気モーター６によって発生させられる電力の電圧をブーストし、ブーストされた電力をＤＣバスにフィードバックし、合理的な範囲の中にあるようにＤＣバス電圧を維持する。
【０１１６】
このときに、スイッチＫはオンになっており、ＤＣ−ＤＣ電力供給部２は、ＤＣバスから電力を直接的に取得し、電気モーターの回転速度がゼロに降下するまで作動し続けるように磁気軸受を維持する。
【０１１７】
電気モーターコントローラー５が作動することを停止しているケースでは、ＤＣバス電圧は、徐々に降下し、磁気軸受コントローラー４は、図２に示されているように、作動することを停止する。電気モーターの高速稼働の間の突然のパワー・オフのケースにおいて、ローターは、ローターが回転を停止するまで、依然として浮上させられた状態を維持させられ得り、それによって、システム全体が損傷を与えられることを回避する。
【０１１８】
さらに、他の解決策と比較して、軸受コントローラーが供給電力システムの状態にかかわらずＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電されるという本発明の解決策において、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって出力される電圧は、ＤＣバス電圧よりも低くなっており、軸受コントローラーの中の電力デバイスの好都合な選択および低いコストが現実化され得り、また、制御の難しさも、それに対応して低減される。磁気軸受のための供給電力システムの信頼性が改善される。
【０１１９】
たとえば、本発明において、軸受コントローラーは、ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電されており、軸受コントローラーの電力モジュールの電圧が安定していないという問題が解決され得る。ＤＣ−ＤＣ電力供給部によって出力される電圧は、ＤＣバス電圧よりも低くなっているので、軸受コントローラーの中の電力デバイスの好都合な選択および低いコストが現実化され、また、制御の難しさも、それに対応して低減される。磁気軸受のための供給電力システムの信頼性が改善される。
【０１２０】
方法の実施形態によって実装される処理および機能は、上記に説明されている図１から図３に示されているシステムの実施形態、原理、および例に基本的に対応しているので、方法の実施形態の説明は、包括的なものではなく、上記の実施形態の説明が参照され得り、したがって、ここで詳細に説明されないこととなる。
【０１２１】
多数のテストおよび検証の後に、本発明の解決策において、磁気軸受コントローラーは、簡単な構造でＤＣ−ＤＣ電力供給部によって完全に給電され、それによって、軸受コントローラーの中の電力デバイスの選択の難しさおよびコストを低減させる。高いＤＣバス電圧、ならびに、軸受コントローラーの中の電力デバイスの難しい選択、高いコスト、および難しい制御の問題が解決される。
【０１２２】
要約すると、上記の有利なモードが衝突なしに自由に組み合わせられて重ね合わせられ得るということを、当業者は容易に理解することとなる。
【０１２３】
上記の説明は、単に本出願の実施形態に過ぎず、本出願を限定するように構成されていない。本出願は、当業者のためにさまざまな変形例および修正例を有することが可能である。本出願の精神および範囲の中で作製される任意の修正例、均等物置換例、および改善例は、本出願の特許請求の範囲の中に入るべきである。
【符号の説明】
【０１２４】
１  整流およびフィルタリング回路
２  ＤＣ−ＤＣ電力供給部
３  磁気軸受
４  軸受コントローラー
５  電気モーターコントローラー
６  電気モーター
７  電圧検出回路
８  スイッチ制御回路
９  電力取得回路
【図１】
2021508431.tif 000003
【図２】
2021508431.tif 000004
【図３】
2021508431.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月8日(2020.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気軸受のための電力供給システムであって、前記電力供給システムは、整流およびフィルタリング回路（１）と、電力取得回路（９）と、ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）とを含み、
前記整流およびフィルタリング回路（１）は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するように構成されており、前記第１の直流電流は、前記磁気軸受が属する電気モーター（６）の電気モーターコントローラー（５）に電力を供給するように構成されており、
前記電力取得回路（９）は、前記第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するように構成されており、前記第２のＤＣバス電圧は、前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）によって許容される入力電圧範囲の中にあり、
前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）は、前記第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するように構成されており、前記第３の直流電流は、前記磁気軸受（３）の軸受コントローラー（４）に電力を供給するように構成されていることを特徴とする、電力供給システム。
【請求項２】
前記電力取得回路（９）は、並列に配置されている制御スイッチおよび分圧抵抗器を含み、前記制御スイッチは、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、オン状態になるように構成されており、前記制御スイッチを有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっており、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の上限値よりも高いケースでは、オフ状態になるように構成されており、前記分圧抵抗器を有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっており、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっているケースでは、オン状態になるように構成されており、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して、前記電気モーター（６）によって発生させられる電力から前記第２の直流電流を取得するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記分圧抵抗器の抵抗値は、前記所定の電圧範囲の前記上限値と前記入力電圧範囲の上限値との間の差を、前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）の所定の入力電流によって割ることによる結果であることを特徴とする、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御スイッチは、ソレノイド弁、電気的な弁、機械的なスイッチ、または電力スイッチのうちの少なくとも１つを含み、および／または、
前記分圧抵抗器は、スライド式抵抗器を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力は、前記電気モーター（６）が稼働を停止するまで、前記磁気軸受（３）の稼働を維持するように構成されており、および／または、
前記電気モーターコントローラー（５）は、前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力の電圧をブーストし、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して前記第２の直流電流を取得するようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
オン状態またはオフ状態になるように前記制御スイッチを制御するように構成されたスイッチ制御回路（８）をさらに含むことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するように構成された電圧検出回路（７）をさらに含むことを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
磁気軸受のための電力供給システム電力供給システムの制御方法であって、
整流およびフィルタリング回路（１）によって、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するステップであって、前記第１の直流電流は、前記磁気軸受が属する電気モーター（６）の電気モーターコントローラー（５）に電力を供給するように構成されている、ステップと、
電力取得回路（９）によって、前記第１の直流電流から第２のＤＣバス電圧による第２の直流電流を取得するステップであって、前記第２のＤＣバス電圧は、前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）によって許容される入力電圧範囲の中にある、ステップと、
前記ＤＣ−ＤＣ電力供給部（２）によって、前記第２の直流電流を第３のＤＣバス電圧による第３の直流電流に変換するステップであって、前記第３の直流電流は、前記磁気軸受（３）の軸受コントローラー（４）に電力を供給するように構成されている、ステップと
を含むことを特徴とする、制御方法。
【請求項９】
前記電力取得回路（９）によって、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得する前記ステップは、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が所定の電圧範囲の中にあるケースでは、オン状態になるように前記電力取得回路（９）の中の制御スイッチを制御するステップであって、前記制御スイッチを有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっておらず、前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の上限値よりも高いケースでは、オフ状態になるように前記制御スイッチを制御するステップであって、前記電力取得回路（９）の中の分圧抵抗器を有するブランチを通して、前記第１の直流電流から前記第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ、または、
前記ＡＣ入力電力供給部がオフになっているケースでは、オン状態になるように前記制御スイッチを制御するステップであって、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して、前記電気モーター（６）によって発生させられる電力から前記第２の直流電流を取得するようになっている、ステップ
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して、前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力から前記第２の直流電流を取得する前記ステップは、
前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力によって、前記電気モーター（６）が稼働を停止するまで、前記磁気軸受（３）の稼働を維持するステップ、および／または、
前記電気モーターコントローラー（５）によって、前記電気モーター（６）によって発生させられる前記電力の電圧をブーストし、前記制御スイッチを有する前記ブランチを通して前記第２の直流電流を取得するステップ
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記制御方法は、
前記磁気軸受のための電力供給システムがスイッチ制御回路（８）をさらに含むケースでは、前記スイッチ制御回路（８）によって、オン状態またはオフ状態になるように前記制御スイッチを制御するステップ、および／または、
前記磁気軸受のための電力供給システムが電圧検出回路（７）をさらに含むケースでは、前記電圧検出回路（７）によって、前記第１のＤＣバス電圧が前記所定の電圧範囲の中にあるかどうかを検出するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項９〜１０のいずれか一項に記載の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
１つの代替的な例では、整流およびフィルタリング回路１は、ＡＣ入力電力供給部からの交流電流を整流およびフィルタリングし、第１のＤＣバス電圧による第１の直流電流を取得するように構成され得る。第１の直流電流は、磁気軸受が属する電気モーター６の電気モーターコントローラー５に電力を供給するように構成されている。磁気軸受は、電気モーター６のローターを浮上させるように構成されているということが理解されるべきである。
【国際調査報告】
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