(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラの一方向から電磁吸引力を作用させ、前記電磁吸引力の反対側から磁気吸引力および流体力のいずれかもしくはその両方によって前記インペラを非接触で支承し、前記インペラの位置を検出するセンサと、前記インペラに前記電磁吸引力を作用させて前記インペラを位置決めする電磁石とを含む磁気浮上型ポンプを制御する制御回路であって、
前記センサ出力に基づいて、前記インペラの運動を回転軸方向の並進運動と、ピッチング運動と、ヨーイング運動とに分離する分離回路と、
前記分離回路によって分離されたそれぞれの運動ごとに比例微分回路と積分回路またはローパス回路とを並列に有する位相補償回路と、
前記インペラの回転軸方向の並進運動を制御する積分回路またはローパス回路の入力または出力に接続される制限回路を備え、
前記制限回路は、前記インペラの浮上設定位置よりも前記電磁石側に前記インペラが偏寄した場合に、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする、磁気浮上型ポンプの制御回路。
【請求項２】
前記インペラの浮上設定位置よりも前記電磁石側に前記インペラが偏寄した場合は前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が負電圧になり、
前記制限回路は、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が負電圧である場合に、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする、請求項１に記載の磁気浮上型ポンプの制御回路。
【請求項３】
前記インペラの浮上設定位置よりも前記電磁石側に前記インペラが偏寄した場合は前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が正電圧になり、
前記制限回路は、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が正電圧である場合に、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする、請求項１に記載の磁気浮上型ポンプの制御回路。
【請求項４】
インペラの一方向から電磁吸引力を作用させ、前記電磁吸引力の反対側から磁気吸引力および流体力のいずれかもしくはその両方によって前記インペラを非接触で支承し、前記インペラの位置を検出するセンサと、前記インペラに前記電磁吸引力を作用させて前記インペラを位置決めする電磁石とを含む磁気浮上型ポンプを制御する制御回路であって、
前記センサ出力に基づいて、前記電磁石と前記インペラとの距離を演算して求める演算回路と、
前記演算回路の出力信号を入力とする比例微分回路と積分回路またはローパス回路とを並列に有する位相補償回路と、
前記積分回路またはローパス回路の入力または出力に接続される制限回路を備え、
前記制限回路は、前記インペラの浮上設定位置よりも前記電磁石側に前記インペラが偏寄した場合に、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする、磁気浮上型ポンプの制御回路。
【請求項５】
前記インペラの浮上設定位置よりも前記電磁石側に前記インペラが偏寄した場合は前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が負電圧になり、
前記制限回路は、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が負電圧である場合に、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする、請求項４に記載の磁気浮上型ポンプの制御回路。
【請求項６】
前記インペラの浮上設定位置よりも前記電磁石側に前記インペラが偏寄した場合は前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が正電圧になり、
前記制限回路は、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力が正電圧である場合に、前記積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする、請求項４に記載の磁気浮上型ポンプの制御回路。
【請求項７】
前記磁気浮上型ポンプは、血液循環に使用されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の磁気浮上型ポンプの制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁気浮上型ポンプの制御回路に関し、特に、磁気軸受を利用したクリーンポンプであって、たとえば人工心臓のような医療機器に用いられる磁気浮上型ポンプを制御する制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の磁気浮上型ポンプを示す図であり、特に、図８（ａ）は縦断面図を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【０００３】
まず、図８を参照して、従来の磁気浮上型ポンプについて説明する。図８（ａ）に示すように、磁気浮上型ポンプ１はモータ部１０とポンプ部２０と磁気軸受部３０とから構成される。ポンプ部２０のケーシング２１内にはポンプ室２２が設けられていて、このポンプ室２２内でインペラ２３が回転する。インペラ２３は図８（ｂ）に示すように、複数の羽根２７を有しており、渦巻型に形成されている。
【０００４】
ケーシング２１は非磁性部材からなり、インペラ２３は非制御式磁気軸受を構成する永久磁石２４を有する非磁性部材２５と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟質磁性部材２６とを含む。永久磁石２４はインペラ２３の円周方向に分割されていて、互いに隣接する磁石は互いに反対方向の磁極に着磁されている。インペラ２３の永久磁石２４を有する側に対向するようにして、ポンプ室２２外部には軸受１７に軸支されたロータ１２が設けられる。ロータ１２はモータ１３によって駆動されて回転する。ロータ１２にはインペラ２３の永久磁石２４に対向しかつ吸引力が作用するようにインペラ２３側と同数の永久磁石１４が設けられている。この永久磁石１４も互いに隣接する磁石が互いに反対方向の磁極に着磁されている。
【０００５】
一方、インペラ２３の軟質磁性部材２６を有する側に対向するようにして、ポンプ室２２において永久磁石２４と１４の吸引力に釣り合い、インペラ２３をケーシング２１の中心に保持できるように、円周上に３個以上の電磁石３１および位置センサ３２とが磁気軸受部３０に設けられている。電磁石３１の形状はＣ形であり、位置センサ３２は磁気式センサが用いられている。
【０００６】
上述のごとく構成された磁気浮上型ポンプ１において、ロータ１２に埋込まれている永久磁石１４とインペラ２３に設けられている永久磁石２４との間に軸方向の吸収力が働く。この吸引力を利用した磁気カップリングによってインペラ２３を回転駆動させたり、半径方向の支持剛性を得ている。この吸引力と釣り合うようにＣ形の電磁石３１のコイルに電流が流され、インペラ２３が浮上する。そして、ロータ１２がモータロータ１５とモータステータ１６とから構成されるモータ１３の駆動力によって回転すると、永久磁石１４と２４とが磁気カップリングを構成し、インペラ２３が回転して流体が吸入口６０から吸い込まれ、出口７０から排出される。インペラ２３はケーシング２１によってロータ１２から隔離されておりかつ電磁石３１からの汚染を受けることはないので、磁気浮上型ポンプ１から吐出された流体（血液ポンプとして使用した場合は血液）はクリーンな状態を保持する。
【０００７】
図９は図８に示した磁気浮上型ポンプと制御回路を示す図である。図９において、磁気浮上型ポンプ２００は図８の流入口６０側から見た透視図で示されており、インペラ２３の回転軸のまわりに３個の電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と、３個のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３とが配置されている。各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の出力はセンサアンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３に与えられて増幅され、演算回路２０２に与えられる。
【０００８】
演算回路２０２は、センサアンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３で増幅されたセンサ出力を演算し、電磁石Ｍ１とインペラ２３との間のギャップに比例した制御電圧ａ，電磁石Ｍ２とインペラ２３との間のギャップに比例した制御電圧ｂ，電磁石Ｍ３とインペラ２３との間のギャップに比例した制御電圧ｃを出力して位相補償回路２０３に与える。
【０００９】
位相補償回路２０３は各制御電圧ａ，ｂ，ｃのそれぞれが与えられる比例微分回路ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３と積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とをふくむ。各比例微分回路PD１，ＰＤ２，ＰＤ３の出力と積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の出力は加算されてリミット回路ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３に与えられる。リミット回路ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３は入力信号が正電圧の信号の場合だけ通過させ、負電圧の信号は強制的に０Ｖにするように構成されている。リミット回路ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３の各出力信号はパワーアンプＡ１，Ａ２，Ａ３に与えられる。パワーアンプＡ１，Ａ２，Ａ３は制御電圧ａ，ｂ，ｃをそれぞれ増幅して対応する電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を駆動する。これら制御回路によって、各電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の出力に基づいて個別に演算されて駆動される。
【００１０】
図１０は磁気浮上型ポンプの制御回路の他の例を示すブロック図である。図９に示した制御回路は、各電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に独立して比例微分回路ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３と積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とを有する位相補償回路２０３を設けていたのに対して、図７に示した制御回路は、各電磁石ごとに独立に位相補償回路を持つのではなく、磁気軸受で制御する各インペラの運動モードごとに位相補償回路を設けたものである。ここで、分離したインペラ２３の運動モードは、インペラ回転軸方向の並進運動と、インペラ回転軸に対して互いに直交する軸回りの回転運動、すなわちピッチング運動とヨーイング運動がある。
【００１１】
図１０に示す分離回路２０４はセンサアンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３から出力されたセンサ信号を演算し、インペラ２３の並進運動パラメータｚ，インペラピッチング運動パラメータθｘ，インペラヨーイング運動パラメータθｙを出力する。位相補償回路２０５は図９と同様にして、各運動モードを考慮して、比例微分回路ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３と、積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とによって構成され、それぞれの出力が各電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３へ分配するための分配器２０６を介して、リミット回路ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３およびパワーアンプＡ１，Ａ２，Ａ３を介して各電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に電流が流される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した磁気浮上型ポンプ１を携帯用に使用したり、血液ポンプ用として人体に埋込んで使用する場合には、インペラ２３の回転中にポンプ全体が動いてしまう。図８に示したディスク状のインペラ２３では、その回転時にポンプ全体がピッチングやヨーイングなどの回転運動に伴って、ジャイロモーメントの影響を受け、振れ回ってしまう歳差運動が生じるという問題がある。
【００１３】
インペラ２３の回転時に、ポンプにピッチングやヨーイング運動が加わると、その運動速度に比例したジャイロモーメントがインペラ２３に働く。このジャイロモーメントによって、インペラ２３はポンプに外乱として印加された回転運動（たとえばピッチング）と直交する回転軸を持つジャイロモーメントが作用し、インペラ２３はポンプ室２２内で変位し、さらにこれを契機にインペラ２３の回転方向とは逆の方向で低周波数の歳差運動を生じる。
【００１４】
特に、ポンプを血液ポンプに用いた場合には、この歳差運動によってケーシング２１とインペラ２３とが接触すると、その部分で血栓ができやすくなるため、極力この歳差運動を抑えることが望ましい。これを抑えるための方法として、電磁石のサイズを大きくし、磁気軸受剛性を向上させる方法が考えられるが、ポンプを体内埋込用血液ポンプに使用する場合には、極力小型であることが要求されているため、採用できない。
【００１５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、ポンプサイズを大きくすることなく、ポンプを携帯用途に使用してもポンプに対する回転外乱に対して発生するジャイロモーメントを補償することにより、回転時に安定したインペラを支持することができる磁気浮上型ポンプの制御回路を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、インペラの一方向から電磁吸引力を作用させ、電磁吸引力の反対側から磁気吸引力および流体力のいずれかもしくはその両方によってインペラを非接触で支承し、インペラの位置を検出するセンサと、インペラに電磁吸引力を作用させてインペラを位置決めする電磁石とを含む磁気浮上型ポンプを制御する制御回路であって、センサ出力に基づいて、インペラの運動を回転軸方向の並進運動と、ピッチング運動と、ヨーイング運動とに分離する分離回路と、分離されたそれぞれの運動ごとに比例微分回路と積分回路またはローパス回路とを並列に有する位相補償回路と、インペラの回転軸方向の並進運動を制御する積分回路またはローパス回路の入力または出力に接続される制限回路を備えたものである。この制限回路は、インペラの浮上設定位置よりも電磁石側にインペラが偏寄した場合に、積分回路またはローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、インペラの浮上設定位置よりも電磁石側にインペラが偏寄した場合は積分回路またはローパス回路の入力または出力が負電圧になり、制限回路は、積分回路またはローパス回路の入力または出力が負電圧である場合に、積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断する。
【００１８】
また好ましくは、インペラの浮上設定位置よりも電磁石側にインペラが偏寄した場合は積分回路またはローパス回路の入力または出力が正電圧になり、制限回路は、積分回路またはローパス回路の入力または出力が正電圧である場合に、積分回路またはローパス回路の入力または出力を遮断する。
【００１９】
他の発明は、インペラの一方向から電磁吸引力を作用させ、電磁吸引力の反対側から磁気吸引力および流体力のいずれかもしくはその両方によってインペラを非接触で支承し、インペラの位置を検出するセンサと、インペラの電磁吸引力を作用させてインペラを位置決めする電磁石とを含む磁気浮上型ポンプを制御する制御回路であって、センサ出力に基づいて、電磁石とインペラとの距離を演算して求める演算回路と、演算回路の出力信号を入力とする比例微分回路と積分回路またはローパス回路とを並列に有する位相補償回路と、積分回路またはローパス回路の入力または出力に接続される制限回路を備えたものである。この制限回路は、インペラの浮上設定位置よりも電磁石側にインペラが偏寄した場合に、積分回路またはローパス回路の入力または出力を遮断することを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、インペラの浮上設定位置よりも電磁石側にインペラが偏寄した場合は積分回路またはローパス回路の入力または出力が負電圧になり、制限回路は、積分回路またはローパス回路の入力または出力が負電圧である場合に、積分回路または前記ローパス回路の入力または出力を遮断する。
【００２１】
また好ましくは、インペラの浮上設定位置よりも電磁石側にインペラが偏寄した場合は積分回路またはローパス回路の入力または出力が正電圧になり、制限回路は、積分回路またはローパス回路の入力または出力が正電圧である場合に、積分回路またはローパス回路の入力または出力を遮断する。
【００２２】
さらに、磁気浮上型ポンプは、血液循環に使用されることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態の磁気浮上型ポンプの制御回路を示すブロック図である。図１に示した制御回路は、前述の図９に示した制御回路の積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の前段にリミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を追加したものである。より具体的に説明すると、磁気浮上型ポンプ２００は図８の流入口６０側から見た透視図で示されており、インペラ２３の回転軸のまわりに３個の電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と、３個のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３とが配置されている。各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の出力はセンサアンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３に与えられて増幅されて演算回路２０２に与えられる。
【００２４】
演算回路２０２はセンサアンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３で増幅されたセンサ出力を演算し、電磁石Ｍ１とインペラ２３との間のギャップに比例した制御電圧ａ，電磁石Ｍ２とインペラ２３との間のギャップに比例した制御電圧ｂ，電磁石Ｍ３とインペラ２３との間のギャップに比例した制御電圧ｃを出力して位相補償回路２０７に与える。
【００２５】
位相補償回路２０７は各制御電圧ａ，ｂ，ｃのそれぞれが与えられる比例微分回路ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３と、リミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、各リミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の出力が与えられる積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３と、比例微分回路ＰＤ１および積分回路Ｉ１の出力を加算する加算回路ＡＤ１，比例微分回路ＰＤ２と積分回路Ｉ２の出力を加算する加算回路ＡＤ２，比例微分回路ＰＤ３と積分回路Ｉ３の出力を加算する加算回路ＡＤ３とを含む。位相補償回路２０７の出力はそれぞれリミット回路ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３を介してパワーアンプＡ１，Ａ２，Ａ３に与えられる。パワーアンプＡ１，Ａ２，Ａ３はそれぞれ対応の電磁石Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を駆動する。
【００２６】
図１に示した制御回路において、リミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は入力信号が正電圧の信号の場合だけ通過させ、負電圧の信号は強制的に０Ｖに設定して積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に与える。
【００２７】
図２は図１に示す制御回路において、インペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の各部の信号およびインペラの動きを示し、図３は図１のリミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を外した場合に、図２と同様にしてインペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の信号およびインペラの動きを示す図である。
【００２８】
まず、図３を参照して、図３（ｂ）に示すように、図１の比例微分回路ＰＤ１の出力Ａ部と、図３（ｃ）に示す積分回路Ｉ１の出力Ｂ部の信号は、図３（ａ）に示す外乱を印加した直後に反転した様相を示すことがわかる。すなわち、積分回路Ｉ１の出力の応答性が悪く、これが即応性に寄与する比例微分回路ＰＤ１の出力を妨げるように働き、その後の電磁石電流を決定する図３（ｄ）に示すＣ部の電圧に影響を及ぼしていることがわかる。その結果、図３（ｅ）に示すように、インペラ２３の変位に相当するＤ部の電圧波形からインペラ２３が大きく振動していることがわかる。
【００２９】
一方、リミット回路Ｌ１を積分回路Ｉ１の前段に配置した場合、図２（ｃ）に示すように、リミット回路Ｌ１によって積分回路Ｉ１には負の信号が入力されないため、図２（ｃ）に示すように、Ｂ部の電圧波形には図３で見られたように比例微分回路ＰＤ１の出力を阻害する波形が現われない。その結果、インペラ２３の変位に相当する図２（ｅ）に示すＤ部の電圧波形では、図３（ｅ）に示す波形と比べて、インペラ２３の振動が小さくなり、改善していることがわかる。
【００３０】
図８に示した磁気浮上型ポンプは、基本的に電磁石３１の吸引力と永久磁石１４と２４の磁気カップリングの吸引力と釣合わせて構成されている。このため、インペラ２３に対して外乱の向きが電磁石３１側に加わり、さらにこの外乱の大きさが永久磁石１４，２４の吸引力にほぼ等しいかもしくはそれ以上になった場合には、電磁石３１の作用によってインペラ２３が磁気カップリング側に移動させるような力は発生できない。
【００３１】
このため、インペラ２３は電磁石３１側に移動してしまう。この際、図９および図１０に示した回路構成では、図３（ｄ）に示す積分回路の出力が負の入力値（換言すればインペラ２３が電磁石３１側にある状態）を積算してしまい、その後に外乱がなくなった直後（図３（ａ）に示すｂ点）には、この積分回路Ｉ１の出力自体が大きくなったために、比例微分回路ＰＤ１出力が正の電圧を出力しても、積分回路Ｉ１の出力のために加算器ＡＤ１で加算した後の信号は負の電圧を示す結果、電磁石３１にはインペラ２３の変位に相当する図３（ｅ）に示すＤ部の電圧波形のｄ点に見られるように、外乱が除かれた直後にインペラ２３が磁気カップリング側に移動してしまう。
【００３２】
これに対して、図１に示した実施形態では、リミット回路Ｌ１を積分回路Ｉ１の前段に接続することにより、積分回路Ｉ１は負の電圧を積分せず、外乱が除かれた直後から比例微分回路ＰＤ１の出力によって有効に電磁石３１に電流を流し、インペラ２３の位置を保つことができる。
【００３３】
図４はこの発明の他の実施形態の制御回路のブロック図である。この図４に示した実施形態は、図１に示したリミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の後段に接続したものであり、それ以外の構成は図１と同じである。この図４に示した実施形態においても、リミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は入力信号が正電圧の信号の場合だけ通過させ、負電圧の信号は強制的に０Ｖにするように構成されている。
【００３４】
図５は図４に示した制御回路においてインペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の、各部の信号およびインペラの動きを示す図である。この図５と前述の図２とを対比すれば明らかなように、図４に示すように積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の後段にリミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を設けた場合、図１に示すように積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の前段にリミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を設けた場合よりもその効果は小さいが、図３に示したリミット回路を設けていない場合の結果よりも大幅に改善されていることがわかる。
【００３５】
図６は図１に示した積分回路に代えてローパス回路を使用した場合のインペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の、各部の信号およびインペラの動きを示す図である。この図６と図２とを対比すれば明らかなように、外乱を加えた場合の各部の波形はほとんど変わらず、図１に示した積分回路Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に代えてローパス回路を用いてもよいことがわかる。
【００３６】
図７は図１０に示した従来例の制御回路の積分回路の前段にリミット回路を接続した例を示すブロック図である。この場合、ピッチングやヨーイング運動に対してはその出力値の値によって一意に各電磁石電流が決まらないので、インペラ回転軸方向の並進運動の制御系にのみリミット回路Ｌ１が接続される。
【００３７】
上述の各実施形態では、リミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を入力信号が正電圧の信号の場合だけ通過させ、負電圧の場合は強制的に０Ｖにするように構成したが、回路構成によっては逆に負電圧の信号の場合だけ通過させ、正電圧の信号は強制的に０Ｖにするように構成した方がよい場合もある。
【００３８】
さらに、リミット回路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそのリミット値を０Ｖに設定する必要はなく、たとえば入力信号が正電圧の信号の場合だけ通過させ、負電圧の信号は強制的に０Ｖにするように構成した場合に効果が発揮できる場合には、そのリミット電圧を−０．１Ｖのように負の側にシフトしても、また入力信号が負電圧の信号の場合だけ通過させ、正電圧の信号は強制的に０Ｖにするように構成した方が効果を発揮する場合には、そのリミット電圧を＋０．１Ｖのように正の側にシフトをしてもよい。
【００３９】
また、これらの回路構成は、アナログ回路で構成してもよく、あるいはデジタル回路で構成してもよい。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、位相補償回路において積分回路もしくはローパス回路の入力あるいは出力に制限を設けるようにしたので、携帯用に使用したり、血液ポンプ用として人体に埋込んで使用し、インペラ回転中にポンプ全体が動いてしまうような場合にも、その磁気軸受電磁石サイズを大きくすることなく、ポンプに対する外乱に対して即応性のある磁気軸受制御を可能とし、安定したインペラの支持をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の磁気浮上型ポンプと制御回路を示すブロック図である。
【図２】図１に示した制御回路においてインペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の各部の信号およびインペラの動きを示す図である。
【図３】図１に示したリミット回路を外した場合に、インペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の信号およびインペラを示す図である。
【図４】この発明の他の実施形態の磁気浮上型ポンプの制御回路を示すブロック図である。
【図５】図４に示した磁気浮上型ポンプにおいてインペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の、各部の信号およびインペラの動きを示す図である。
【図６】図１に示した積分回路に代えてローパス回路を使用した場合のインペラの電磁石との対向面上にステップ状の外乱を印加した場合の、各部の信号およびインペラの動きを示す図である。
【図７】磁気軸受で制御する各インペラの運動モードごとに位相補償回路を設けた磁気浮上型ポンプにこの発明を適用した例を示すブロック図である。
【図８】この発明が適用される磁気浮上型ポンプの断面図である。
【図９】図８に示した磁気浮上型ポンプを制御する制御回路の一例を示すブロック図である。
【図１０】図８に示した磁気浮上型ポンプを制御する制御回路の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２３  インペラ、２００  磁気浮上型ポンプ、２０２  演算回路、２０６  分配回路、２０７，２１０  位相補償回路、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３  電磁石、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  センサ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３  センサアンプ、ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３比例微分回路、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３  積分回路、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３  リミット回路、Ａ１，Ａ２，Ａ３  パワーアンプ。
【図１】
0004573429.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004573429.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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