(57)【要約】【課題】磁気軸受装置において、センサ信号を信号処理する信号処理回路の回路規模やコストを低減する。【解決手段】磁気軸受装置１は、回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、ロータを回転支持する回転軸と、この回転軸を回転駆動するモータとを備え、ロータをステータに対して非接触支持する磁気浮上部と、モータの磁極位置を検出するための回転検出部と、ロータの温度を検出するためのロータ温度検出部と、これら磁気浮上部と回転検出部とロータ温度検出部が備える各センサに搬送波を供給する搬送波生成部と、各センサが出力するセンサ信号を搬送波に同期してサンプリングするＡ／Ｄ変換部を備える。磁気浮上部、回転検出部、及びロータ温度検出部が備える各センサは、共通の搬送波生成部が生成する搬送波の供給を受けることにより、各センサ出力信号である各ＡＭ変調波間の位相上の対応関係を固定することができる。【選択図】図１
2007327639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、
前記ロータを回転支持する回転軸と、
前記回転軸を回転駆動するモータと、
ロータをステータに対して非接触支持する磁気浮上部と、
ロータの回転数を検出するための回転検出部と、
ロータの温度を検出するためのロータ温度検出部と、
前記磁気浮上部と回転検出部とロータ温度検出部が備える各センサに搬送波を供給する搬送波生成部と、
前記各センサが出力するセンサ信号を前記搬送波に同期してサンプリングするＡ／Ｄ変換部とを備えることを特徴とする、磁気軸受装置。
【請求項２】
前記磁気浮上部は、ロータをステータに対して磁気浮上させて非接触支持する電磁石と、ステータに対するロータの浮上位置に応じて変化するインダクタンス変化を検出する浮上位置検出用ギャップセンサを有し、
前記回転検出部は、ロータに設けた回転検出用ターゲットのインダクタンスを検出する回転検出用ギャップセンサを有し、
前記ロータ温度検出部は、ロータに設けたロータ部材の許容上限温度程度にてキュリー温度を有する磁性体のインダクタンスを検出するロータ温度検出用ギャップセンサを有し、
前記浮上位置検出用ギャップセンサ、回転検出用ギャップセンサ、及びロータ温度検出用ギャップセンサの各ギャップセンサは、前記搬送波生成部から供給された搬送波信号を各インダクタンス変化に応じて変調し、
前記Ａ／Ｄ変換器は、前記各ギャップセンサの検出信号を前記搬送波に同期してサンプリングすることを特徴とする、請求項１に記載の磁気軸受装置。
【請求項３】
ロータ上において、前記回転検出用ターゲットの取付位相位置と、温度検出用の磁性体の取付位相位置とを所定の位相関係で設置し、
前記位相関係に基づいて、回転検出用ギャップセンサのセンサ出力信号のインダクタンス変化からロータ温度検出用磁性体の位置を定めることを特徴とする、請求項２に記載の磁気軸受装置。
【請求項４】
前記モータは永久磁石を有するＤＣブラシレスモータであり、
前記回転検出用ターゲットの取付位相位置と、モータの永久磁石の磁極位置との相対的な位相関係を用いることにより、回転検出用ギャップセンサの検出信号から磁性体位置の特定、及びモータ駆動電流の生成を行う事を特徴とする、請求項３に記載の磁気軸受装置。
【請求項５】
前記モータは永久磁石を有するＤＣブラシレスモータであり、
前記磁性体を取り付ける磁性体取り付け部は、モータの永久磁石の磁極位相と対応する段差部を有し、
前記ロータ温度検出用ギャップセンサは、磁性体のインダクタンス変化と前記段差部のインダクタンス変化を検出することにより、前記ロータ温度検出部は前記回転検出部を兼ねることを特徴とする、請求項２に記載の磁気軸受装置。
【請求項６】
前記Ａ／Ｄ変換器から変位信号を入力し前記磁気浮上部に制御信号を出力して磁気軸受制御系を形成する制御部を有し、
前記制御部は、前記ロータ温度信号に基づいて磁気軸受制御系のループゲインを切り替えることを特徴とする、請求項１〜５に記載の磁気軸受装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記ロータ温度信号に対してループゲインを負の増加特性で切り替えることを特徴とする、請求項６に記載の磁気軸受装置。
【請求項８】
前記Ａ／Ｄ変換器から変位信号を入力し前記磁気浮上部に制御信号を出力して磁気軸受制御系を形成する制御部を有し、
前記制御部は、前記ロータ温度が設定温度を超えた温度状態の運転時間を積算するカウンタを有し、当該カウンタが積算した運転積算時間に応じてループゲインを切り替えることを特徴とする、請求項１〜５に記載の磁気軸受装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記運転積算時間に対してループゲインを負の増加特性で切り替えることを特徴とする、請求項８に記載の磁気軸受装置。
【請求項１０】
前記Ａ／Ｄ変換器から変位信号を入力し前記磁気浮上部に制御信号を出力して磁気軸受制御系を形成する制御部を有し、
前記制御部は、前記ロータ温度が設定温度を超えた温度状態の運転時間を積算するカウンタを有し、
前記ロータ温度信号と前記カウンタが積算した運転積算時間とに応じて、磁気軸受制御系のループゲインを切り替えることを特徴とする、請求項１〜９に記載の磁気軸受装置。
【請求項１１】
前記Ａ／Ｄ変換器から変位信号を入力し前記磁気浮上部に制御信号を出力して磁気軸受制御系を形成する制御部を有し、
前記制御部は、前記ロータ温度信号に基づいて前記変位信号のレベルを変更することを特徴とする、請求項１〜１０に記載の磁気軸受装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記ロータ温度信号に対して変位信号のレベルを負の増加特性で変更することを特徴とする、請求項１１に記載の磁気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプに関し、特に、真空ポンプの回転軸を非接触支持する磁気軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空装置では、ターボ分子ポンプ等の吸引機構によって真空容器内等を吸引することによって真空状態を形成している。一般に、ターボ分子ポンプはステータとロータとを有するポンプユニットを備え、モータの電源駆動によってロータを回転させ、真空容器内を吸引・排気している。
【０００３】
多くのターボ分子ポンプ等の真空ポンプでは、回転軸は磁気軸受によって支持され、磁気軸受のための位置センサ及び電磁石がケーシングと回転軸との間に設置される。回転軸のラジアル方向には、回転軸を挟んで位置センサが対向して配置される。ラジアル軸受電磁石は位置センサで検出した位置情報に基づいて制御され、ロータをラジアル方向で非接触により回転支持している。
【０００４】
また、回転軸のスラスト方向には、回転軸の下端にスラストターゲットが設置され、このスラストターゲットと対向して位置センサが配置される。また、スラストターゲットにはネジ止めによってロータディスクが固定され、このロータディスクをスラスト方向に挟んでスラスト軸受電磁石が設置される。スラスト軸受電磁石は位置センサで検出したスラスト方向の位置情報に基づいて制御され、ロータをスラスト方向で非接触により回転支持している。
【０００５】
また、ロータを回転駆動するモータとして、ＤＣブラシレスモータが知られている。ＤＣブラシレスモータでは、ロータの磁極を検知することによってロータの回転位置を検出し、この回転位置にモータステータコイルを励磁する際の励磁パターンを形成し、この励磁パターンによってモータの駆動を制御している。
【０００６】
位置センサとしてホール素子のような半導体素子によるセンサやインダクタンス式センサが用いられている。インダクタンス式センサによる位置センサは、例えば、ロータの磁極位置と一致させたスラストターゲットに切り欠き部や透磁率が異なる磁性体を設け、この切り欠き部や磁性体によるインダクタンス変化をインダクタンス式センサで検出することによって、ロータの磁極位置を検出する。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−２３１２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁気軸受装置は、上記したように、磁気浮上部によって回転軸を磁気浮上させて非接触支持する制御や、回転検出部によってモータの磁極位置を検出して行う回転制御等の磁気軸受制御を行う他、磁性体のキュリー温度を利用しロータ温度検出部によってロータの温度をモニタする構成を備えるなど、種々のセンサのセンサ信号を信号処理し制御を行っている。
【０００８】
従来、これらのセンサ信号の信号処理や制御は、各センサに対して設けた信号処理回路によって行っている。
【０００９】
図１７は、磁気軸受を備える真空ポンプの概要を説明するための図であり、図１８は制御系を説明するためのブロック図である。
【００１０】
図１７において、真空ポンプ６は、ケーシング１０内にモータ駆動されるロータ１３を備える。ロータ１３は回転翼１４を備え、ケーシング１０側に設けた固定翼１５に対してモータ２０によって高速回転させることによって、吸気口１１から吸引し排気口１２から排気することによって、吸気口１１に接続される真空容器（図示していない）内の気体分子の排気を行う。
【００１１】
ロータ１３は、ロータ１３と同軸に固定された回転軸１６をＤＣモータ等の駆動モータ２０によって回転駆動される。駆動モータ２０は、回転軸１６に設けられた磁極２１とケーシング１０側に設けたコイル２２によって構成される。また、回転軸１６はラジアル軸受及びスラスト軸受によって非接触支持される。
【００１２】
ラジアル軸受（ＸＹ軸方向軸受）は、回転軸１６を挟んで対向して配置されたラジアル軸受電磁石３１（３１ａ〜３１ｄ）と、回転軸１６のラジアル方向に変位を検出するラジアル位置センサ３０（３０ａ〜３０ｄ）を有し、ラジアル位置センサ３０で検出した位置変位に基づいてラジアル軸受電磁石３１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がラジアル方向で所定位置となるように浮上制御する。なお、図１７では、ラジアル軸受は駆動モータ２０を挟んで上下に２組備えている。
【００１３】
また、スラスト軸受（Ｚ軸方向軸受）は、回転軸１６と同軸に設けたロータディスク４２と、このロータディスク４２を挟んで上下に設けたスラスト軸受電磁石（Ｚ軸電磁石）４１と、回転軸１６のスラスト方向の変位を検出するスラスト位置センサ４０（Ｚ軸センサ）を有し、スラスト位置センサ４０で検出した位置変位に基づいてスラスト軸受電磁石４１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がスラスト方向で所定位置となるように位置制御する。なお、図１７では、回転軸１６の下端側にターゲット部材２を設け、このターゲット部材２の端面の中央部分に対向させてスラスト位置センサ４０（Ｚ軸センサ）を設置する構成を示している。
【００１４】
また、このターゲット部材２の端面の外周側には、回転検出センサ２３が対向して設けられる。この回転検出センサ２３は、ターゲット部材２に設けたパターンを検出することによって、回転軸１６に設けられた磁極２１の取付位相位置を検出する。この取付位相位置に基づき駆動モータ２０は駆動制御される。
【００１５】
図１８に示す磁気軸受装置の回路構成において、回転軸１６はモータ駆動制御部１０２で制御される駆動モータ２０によって回転駆動され、ラジアル軸受及びスラスト軸受によって磁気浮上により非接触支持される。
【００１６】
この磁気軸受装置の回路構成では、温度検出部６０および回転検出部７０とを備える。温度検出部６０は、ロータ温度を検出するロータ温度検出センサ６０ａと、このセンサ出力信号からロータ温度を検出するロータ温度検出手段６０ｃを有する。ロータ温度検出手段６０ｃはロータ側に埋め込まれた磁性体の温度による透磁率変化を検出し、ロータ温度検出手段６０ｃはこの透磁率変化を温度信号として出力する。ロータ温度検出センサ６０ａは搬送波生成手段６０ｂによって駆動され、温度信号で搬送波が変調されたＡＭ変調波を出力する。
【００１７】
回転検出部７０は、ロータの回転を検出する回転検出センサ７０ａと、このセンサ出力信号からロータ回転を検出する回転検出手段７０ｃを有する。モータが永久磁石を有するＤＣブラシレスモータである場合には、モータの永久磁石の磁極の位相に対応して、ターゲット部材２に設けた段差あるいは透磁率を異にする磁性体の位置を検出する。回転検出手段７０ｃは回転検出センサ７０ａの出力信号に基づいて磁極位置を判定する。このロータ回転検出センサ７０ａは搬送波生成手段７０ｂによって駆動され、回転信号で搬送波が変調されたＡＭ変調波を出力する。
【００１８】
従来、これらのセンサ信号の信号処理や制御は、センサ信号毎に信号処理回路を設けている。そのため、信号処理回路の回路規模が増大するため、装置の大型化や、コスト上昇の要因となっている。
【００１９】
この課題に対して、各センサ信号の信号処理を一つの信号処理回路で行う構成が考えられる。
【００２０】
各センサにそれぞれ独立した搬送波信号が与えられ、非同期でサンプリングを行う場合、変調波からセンサ信号を精度良く検出するには、センサのサンプリング間隔を小さくする必要がある。サンプリング間隔を小さくするには、高い周波数の搬送波信号を用い、サンプリング定理を満たすために、搬送波の２倍以上の周波数でサンプリングを行う必要がある。
【００２１】
サンプリングを高速で行う場合、各センサ信号の信号処理が複雑となり、データの処理量が大幅に増加することになる。供給される搬送波の周波数をそのままとして、サンプリング間隔を大きくすると、信号処理の処理量は軽減されるが、サンプリング定理を満たさなくなるため、各センサ信号から各検出信号を正しく抽出することができなくなり、磁気軸受制御、モータ駆動制御、ロータ温度検出を正しく行うことができなくなる。
【００２２】
一方、サンプリングを高速で行うには、高速処理が可能なデバイスが必要となり、コストの増大につながる。
【００２３】
また、従来の磁気軸受装置では、回転体の温度上昇により磁気軸受制御系が不安定となるという問題がある。図１９は回転体の温度上昇と磁気軸受制御系の関係を説明するための図である。なお、図１９に示す特性は説明を簡略化するためのモデルであって、実際の特性を示すものではない。
【００２４】
磁気軸受装置を備えたターボ分子ポンプの運転中には、排気するガスとの摩擦熱や、モータ電流が大きい場合にはモータからの発熱によってロータ温度が上昇する。ロータ温度が上昇するとロータが熱膨張するため、回転体と位置センサとの間のギャップは、図１９（ａ）に示すような負の増加特性を有し、回転体の温度が上昇するとギャップは減少する（図１９（ａ）中の矢印方向）。
【００２５】
また、インダクタンス式の位置センサはギャップ変化に対して図１９（ｂ）に示すような負の増加特性の出力となり、ギャップ間隔が小さくなると位置センサの出力は増大する（図１９（ｂ）中の矢印方向）。なお、この位置センサの出力は検出感度に相当する。
【００２６】
位置センサ出力が増大すると、図１９（ｃ）に示すように、磁気軸受制御系のループゲインが増大し、結果的に磁気軸受制御系が不安定となる。
【００２７】
上記した各関係から、回転体の温度が上昇すると、磁気軸受制御系のループゲインが増大して、磁気軸受系が不安定となるという問題が生じる。
【００２８】
また、ロータを高温状態のままで運転を続けると、熱膨張によりロータ各部において永久的な歪みや緩みが発生する等の種々の要因によって、軸振動が起こりやすくなるという問題も発生する。このような現象は、ロータが高温となっている状態の運転積算時間が増えるほど顕著に現れる。
【００２９】
そこで、本発明は、磁気軸受装置において、各センサ信号を信号処理する信号処理回路の回路規模やコストを低減することを目的とする。
【００３０】
また、回転体の温度上昇による磁気軸受制御系の不安定を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の磁気軸受装置は、磁気軸受装置が備える各センサを搬送波で駆動し、各センサのセンサ信号を搬送波に同期してサンプリングすることで、サンプリング周波数を低減し、かつ、回路を共用化することで、信号処理回路の回路規模やコストを低減する。
【００３２】
本発明の磁気軸受装置は、回転翼が形成されたロータの回転により吸排気を行う真空ポンプにおいて、ロータを回転支持する回転軸と、この回転軸を回転駆動するモータとを備え、さらに、ロータをステータに対して非接触支持する磁気浮上部と、ロータの回転数を検出するための回転検出部と、ロータの温度を検出するためのロータ温度検出部と、これら磁気浮上部と回転検出部とロータ温度検出部が備える各センサに搬送波を供給する搬送波生成部と、各センサが出力するセンサ信号を搬送波に同期してサンプリングするＡ／Ｄ変換部を備える。
【００３３】
磁気浮上部、回転検出部、及びロータ温度検出部が備える各センサは、搬送波生成部が生成する搬送波の供給を受けることにより、各検出信号で搬送波が変調されたＡＭ変調波を出力するが、これらセンサ出力信号は、各センサに供給される共通の搬送波を基準に位相が決定される。
【００３４】
そのため、従来のように各センサに供給される信号の搬送波が独立、かつ、非同期であると、各センサ出力信号をサンプリングする時に各ＡＭ変調波間の位相関係が特定できないため、非同期サンプリングが必要となり短いサンプリング間隔が必要となるが、本発明によれば、各センサを共通の搬送波で駆動し、この搬送波と同期してサンプリングすることで、サンプリング間隔が長い場合であっても、各センサ出力信号である各ＡＭ変調波間の位相上の対応関係を固定することができる。
【００３５】
本発明の磁気浮上部は、ロータをステータに対して磁気浮上させて非接触支持する電磁石と、ステータに対するロータの浮上位置に応じて変化するインダクタンス変化を検出する浮上位置検出用ギャップセンサと電磁石とを有する。回転検出部は、ロータに設けた回転検出用ターゲットのインダクタンスを検出する回転検出用ギャップセンサを有する。また、ロータ温度検出部は、ロータに設けた温度依存性を有する磁性体のインダクタンスを検出するロータ温度検出用ギャップセンサを有する。磁性体は、例えば、ロータ部材の許容上限温度にてキュリー温度を有することで、ロータが許容する上限温度を検出することができる。
【００３６】
浮上位置検出用ギャップセンサ、回転検出用ギャップセンサ、及びロータ温度検出用ギャップセンサの各ギャップセンサ等の本発明の各部が備えるセンサは、搬送波生成部から供給された搬送波信号を各インダクタンス変化に応じて変調し、Ａ／Ｄ変換器は、各ギャップセンサの出力信号を搬送波と同期してサンプリングする。
【００３７】
また、上記したロータ温度検出用ギャップセンサの出力信号から磁性体に関する信号を検出するためには、ロータの回転に伴って周期的に検出される磁性体の取付位相位置を特定する必要があり、このために、従来、回転検出部の検出信号や、モータに別個に設けたホールセンサの検出信号に基づいて、ロータに対する磁性体の位置を調整する必要がある。
【００３８】
これに対して、本発明の磁気軸受装置の他の態様は、上記磁性体の位置調整において、ロータ上の回転検出用ターゲットの取付位相位置に対して、所定の位相関係と成るように温度検出用の磁性体を設置する。これにより、この回転検出用ターゲットの取付位相位置と温度検出用の磁性体の取付位相位置とは所定の関係にあるため、回転検出用ギャップセンサのセンサ信号出力から磁性体の取付位相位置を定めることができる。もしくは、磁性体と回転検出用ターゲットの取付位相位置を測定しておき、それに応じたタイミング補正を行うことでも、同様の効果が得られる。
【００３９】
上記位相関係を満足する構成の一形態では、回転検出用ターゲットは、ロータの回転位置に応じた段差部を備え、温度検出用の磁性体をこの段差部の取付位相位置と所定関係の位相位置に設ける。この段差との位相関係によって、回転検出用ターゲットの取付位相位置と温度検出用の磁性体の取付位相位置とを所定の位相関係に定めることができる。また、モータが永久磁石を有するＤＣブラシレスモータである場合には、モータの永久磁石の磁極位置に応じた段差部を備える構成とすることができ、この段差との位相関係によって、モータの永久磁石の磁極位置と回転検出用ターゲットの取付位相位置と温度検出用の磁性体の取付位相位置とを所定の位相関係に定めることができる。
【００４０】
また、本発明の別の態様はロータ温度検出部と回転検出部とを一つの構成とするものであり、磁性体を取り付ける磁性体取り付け部に、モータの磁極位相と対応する段差部を設ける構成とする。この構成により、磁性体取り付け部は、温度検出用の磁性体と共に、モータの磁極位相と対応する段差部を備える。
【００４１】
ロータ温度検出用ギャップセンサは、この磁性体取り付け部を検出することによって磁性体のインダクタンス変化からロータ温度を検出し、段差部のインダクタンス変化を検出することによって回転体の回転位置を検出する。さらに、モータが永久磁石を有するＤＣブラシレスモータの場合には、モータの永久磁石の磁極位置を検出することができるため、モータの駆動制御を行うことができる。
【００４２】
また、本発明の磁気軸受装置は、前記した構成において、回転体の温度上昇による磁気軸受制御系の不安定を抑制する構成として以下の形態を備える。
【００４３】
第１の形態は、ロータ温度信号や高温運転の積算時間に応じて、磁気軸受制御系のループゲインを切り替える形態であり、第２の形態は、ロータ温度信号や高温運転の積算時間に応じてセンサ感度を変更する形態である。
【００４４】
磁気軸受制御系のループゲインを切り替える形態において、第１の構成例ではロータ温度信号に応じてループゲインを切り替える。
【００４５】
このロータ温度信号に応じてループゲインを切り替える形態では、Ａ／Ｄ変換器から変位信号を入力し磁気浮上部に制御信号を出力して磁気軸受制御系を形成する制御部を備える。この制御部は、ロータ温度信号に基づいて磁気軸受制御系のループゲインを切り替える。このループゲインの切り替えにおいて、ロータ温度信号に対してループゲインを負の増加特性で切り替える。例えば、ロータ温度が低いときにはループゲインを高く設定し、ロータ温度が高いときにはループゲインを低く設定する。
【００４６】
これによって、回転体の温度が高い場合に、ループゲインを低く設定することによって、磁気軸受制御系が不安定になるのを抑制する。
【００４７】
磁気軸受制御系のループゲインを切り替える形態において、第２の構成例では高温状態の積算時間に応じてループゲインを切り替える。
【００４８】
この高温状態の積算時間に応じてループゲインを切り替える形態では、Ａ／Ｄ変換器から変位信号を入力し磁気浮上部に制御信号を出力して磁気軸受制御系を形成する制御部を有する。この制御部は、ロータ温度が設定温度を超えた温度状態の運転時間を積算するカウンタを有し、このカウンタが積算した運転積算時間に応じてループゲインを切り替える。このループゲインの切り替えにおいて、運転積算時間に対してループゲインを負の増加特性で切り替える。例えば、ロータ温度が１２０℃を超えて運転された時間を積算し、この積算値がしきい値を超えた場合には、その超えた程度に応じてループゲインの大きさを切り替えて設定する。
【００４９】
また、磁気軸受制御系のループゲインを切り替える態様において、上記した第１の構成例と第２の構成例とを組み合わせた構成としてもよい。
【００５０】
この組み合わせた構成例では、制御部は、ロータ温度が設定温度を超えた温度状態の運転時間を積算するカウンタを有し、ロータ温度信号とカウンタが積算した運転積算時間とに応じて、磁気軸受制御系のループゲインを切り替える。
【００５１】
第２の形態は、浮上位置を検出するセンサの感度を切り替えるものであり、制御部はロータ温度信号に基づいて変位信号のレベルを変更することでセンサの感度を切り替える。制御部は、前記ロータ温度信号に対して変位信号のレベルを負の増加特性で変更する。例えば、ロータ温度が低いときには、変位信号のレベルを高く設定し、ロータ温度が高いときには、変位信号のレベルを低く設定する。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、磁気軸受装置において、共通の搬送波を基準に各センサ出力信号を同期して信号処理することによって、各センサ出力信号用の信号処理回路を共通化し、回路規模やコストを低減することができる。
【００５３】
また、本発明によれば、磁気軸受装置において、回転体の温度上昇による磁気軸受制御系の不安定を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００５５】
図１は本発明の磁気軸受装置の回路構成を説明するためのブロック図である。なお、図１では、本発明の構成に関連する部分のみを示し、その他の構成については省略している。
【００５６】
はじめに、図２〜図１０を用いて、磁気軸受装置が備える各センサを搬送波で駆動し、各センサのセンサ出力信号を搬送波に同期してサンプリングすることによってサンプリング周波数を低減し、かつ、回路を共用化する態様について説明し、次に、図１１〜図１５を用いて回転体の温度上昇による磁気軸受制御系の不安定を抑制する態様について説明する。なお、図１は両態様に共通する構成を示している。
【００５７】
回転検出センサ２３はロータの回転数を検出する。モータが永久磁石を有するＤＣブラシレスモータの場合には、モータの永久磁石の磁極の位相と対応して、ターゲット部材２に設けた段差あるいは透磁率を異にする磁性体を検出する。回転検出センサ２３の検出信号は、フィルタ１２０でノイズ成分を除去した後、Ａ／Ｄ変換器１１０に入力してディジタル信号に信号変換し、ディジタル制御手段１００に入力する。
【００５８】
ディジタル制御手段１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０から入力した回転軸１６の回転位置に基づいて、回転軸１６の回転を制御するために駆動モータ２０を駆動制御するための回転信号を生成する。ロータの回転位置と、ターゲット部材２に設けた段差あるいは透磁率を異にする磁性体との位相関係は対応しているため、回転検出センサ２３で検出した位相関係に基づいて生成した回転信号は、ロータの回転位置と対応している。
【００５９】
また、モータが永久磁石を有するモータの場合には、モータの磁極と、ターゲット部材２に設けた段差あるいは透磁率を異にする磁性体との位相関係は対応しているため、回転検出センサ２３で検出した位相関係に基づいて生成した回転信号は、モータの磁極位置と対応している。
【００６０】
モータ駆動制御部１０２は、この回転信号を用いることによって、駆動モータ２０の磁極位相に応じた駆動電流を生成することができる。
【００６１】
ラジアル軸受（ＸＹ軸方向軸受）は、回転軸１６を挟んで対向して配置されたラジアル軸受電磁石３１を構成する、Ｘ１軸電磁石３１ａ，Ｘ２軸電磁石３１ｂ，Ｙ１軸電磁石３１ｃ，Ｙ２軸電磁石３１ｄと、回転軸１６のラジアル方向に変位を検出するラジアル位置センサ３０とで構成し、Ｘ１軸センサ３０ａ，Ｘ２軸センサ３０ｂ，Ｙ１軸センサ３０ｃ，Ｙ２軸センサ３０ｄとを有し、ラジアル位置センサ３０で検出した位置変位に基づいてラジアル軸受電磁石３１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がラジアル方向で所定位置となるように浮上制御する。
【００６２】
Ｘ１軸センサ３０ａ，Ｘ２軸センサ３０ｂ，Ｙ１軸センサ３０ｃ，Ｙ２軸センサ３０ｄの各センサ信号は、それぞれフィルタ１３０ａ〜１３０ｄでノイズ成分を除去した後、Ａ／Ｄ変換器１１０に入力してディジタル信号に信号変換し、ディジタル制御手段１００に入力する。
【００６３】
ディジタル制御手段１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０から入力した回転軸１６のラジアル方向の変位に基づいて、回転軸１６を中心位置に保持するために、電磁石３１ａ〜３１ｄを駆動制御するための電磁石制御信号を生成し、Ｄ／Ａ変換器１０３に送る。
【００６４】
Ｄ／Ａ変換器１０３は、ディジタル制御手段１００から送られた電磁石制御信号を入力してアナログ信号に変換し、励起アンプ１０４に送る。励起アンプ１０４はＤ／Ａ変換器１０３から送られた電磁石制御信号に基づいて、各電磁石３１ａ〜３１ｄを駆動するための駆動電流をそれぞれ生成し、各電磁石３１ａ〜３１ｄに供給する。
【００６５】
スラスト軸受（Ｚ軸方向軸受）は、回転軸１６と同軸に設けたロータディスク４２を挟んで上下に設けたスラスト軸受電磁石（Ｚ軸電磁石）４１と、回転軸１６のスラスト方向の変位を検出するスラスト位置センサ４０（Ｚ軸センサ）とで構成し、スラスト位置センサ４０で検出した位置変位に基づいてスラスト軸受電磁石４１に供給する電流を制御することによって、回転軸１６がスラスト方向で所定位置となるように位置制御する。
【００６６】
Ｚ軸センサ４０のセンサ信号は、フィルタ１４０でノイズ成分を除去した後、Ａ／Ｄ変換器１１０に入力してディジタル信号に信号変換し、ディジタル制御手段１００に入力する。
【００６７】
ディジタル制御手段１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０から入力した回転軸１６のスラスト方向の変位に基づいて、回転軸１６を上下方向の所定位置に保持するためにＺ軸電磁石４１を駆動制御するための電磁石制御信号を生成し、Ｄ／Ａ変換器１０３に送る。Ｄ／Ａ変換器１０３は、ディジタル制御手段１００から送られた電磁石制御信号を入力してアナログ信号に変換し、励起アンプ１０４に送る。励起アンプ１０４はＤ／Ａ変換器１０３から送られた電磁石制御信号に基づいて、電磁石４１を駆動するための駆動電流を生成し、電磁石４１に供給する。
【００６８】
取り付け部材３には、温度特性を備えた磁性体５を設ける。この磁性体５は、例えばキュリー温度を異にする複数の磁性体を設け、この磁性体のインダクタンスを検出することによって、磁性体が設けられたロータの温度を検出することができる。
【００６９】
ロータ温度検出センサ５０は、取り付け部材３に設けられた磁性体５と対向するステータ側の位置に設置する。ロータ温度検出センサ５０のセンサ信号は、フィルタ１５０でノイズ成分を除去した後、Ａ／Ｄ変換器１１０に入力してディジタル信号に信号変換し、ディジタル制御手段１００に入力する。
【００７０】
ディジタル制御手段１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０から入力したロータ温度検出センサ５０のセンサ出力信号に基づいて、ロータの温度信号を生成し、表示器あるいは警報部１０５に送る。
【００７１】
本発明の磁気軸受装置１において、ラジアル位置センサ３０（Ｘ１軸センサ３０ａ，Ｘ２軸センサ３０ｂ，Ｙ１軸センサ３０ｃ，Ｙ２軸センサ３０ｄ）、スラスト位置センサ４０（Ｚ軸センサ）、ロータ温度検出センサ５０は、搬送波によって駆動される。
【００７２】
搬送波信号器１０１は、例えばディジタル制御手段１００からの制御信号に基づいてＤ／Ａコンバータを駆動することによって搬送波を生成し、フィルタ１０６を介してノイズ分を除去した後、各検出センサに入力し、各検出センサを駆動する。各検出センサは、共通の搬送波によって駆動されるため、各検出信号は同期しており位相関係は固定される。
【００７３】
また、Ａ／Ｄ変換器１１０は、搬送波出力器１０１から搬送波と同期した同期信号を受け、この同期信号に基づいて各フィルタ１２０，１３０，１４０，１５０を介して入力されるセンサ出力信号を同期してサンプリングする。
【００７４】
図２は、搬送波と同期して行うセンサ出力信号のサンプリングを説明するための図である。図２（ａ）は搬送波信号を示し、図２（ｂ）は本発明による回転検出センサの出力信号のサンプリングを示している。また、図２（ｃ）は搬送波の周期より短いサンプリング間隔で非同期サンプリングを行う従来例を示している。
【００７５】
図２（ｂ）に示すセンサ出力信号は、搬送波により駆動されるため、搬送波と同期した出力を得ることができる。このセンサ信号を図２（ａ）の搬送波と同期してサンプリングすることで、復調処理を必要とすることなくディジタルの検出信号を抽出することができる。
【００７６】
一方、図２（ｃ）の場合、短いサンプリング間隔で非同期サンプリングを行っているため復調処理が必要となる。
【００７７】
本発明の磁気軸受装置は、ロータ上において、回転検出用ターゲットの取付位相位置と、温度検出用の磁性体の取付位相位置とを所定の位相関係で設置する。これにより、この位相関係に基づいて、回転検出用ギャップセンサのセンサ信号の取付位相位置からロータ温度検出用ギャップセンサのセンサ出力信号の取付位相位置を定めることができる。もしくは、磁性体と回転検出用ターゲットの取付位相位置を測定しておき、それに応じたタイミング補正を行うことでも、同様の効果が得られる。
【００７８】
図３、図４は、この回転検出用ターゲットの取付位相位置と、温度検出用の磁性体の取付位相位置との位相関係を説明するための図である。
【００７９】
図３において、回転軸には、同軸に設けた取り付け部３に温度検出用の磁性体５を備え、また、同じく同軸に設けたロータディスク４２に回転検出用のターゲット部２を備える。なお、図３（ａ）は斜視図を示し、図３（ｂ）はロータディスク４２側から見た軸方向の図を示している。
【００８０】
ターゲット部２は、回転角度に応じて高さが異なる段差２ａを備えた構成とすることができ、この段差によって、回転検出用センサとの距離が回転位置によって変化する。図３の示すターゲット部２は、回転中心を通る径を挟んで高さを異ならせた段差２ａを有している。回転検出用センサは、この段差２ａとの距離に応じたインダクタンスを検出することで、１８０°の回転角度を検出することができる。この段差２ａの角度位置とモータの磁極位置との位相関係を合わせておくことによって、回転検出用センサの検出信号の信号強度によってモータの磁極位置を検出することができる。
【００８１】
図４（ａ）は、“Ｔ”を一回転の周期とし、［０〜Ｔ／２］の角度範囲を段差２ａの凸部に対応させ、［Ｔ／２〜Ｔ］の角度範囲を段差２ａの凹部に対応させた場合を示している。例えば、回転検出用センサの信号の立ち下がりの位置（Ｔ／２の角度位置）や、立ち上がりの位置（Ｔの角度位置）をモータの磁極位置に対応付けておくことによって、図４（ｂ）に示すように、回転検出用センサの信号の変化位置からモータの磁極位置を求めることができる。
【００８２】
また、図３において、磁性体５は例えば所定のキュリー温度を有する温度依存性を持つ。このキュリー温度は、例えば、ロータ部材の許容上限温度程度とすることができる。ロータ温度検出用センサは、温度によって変化する磁性体５のインダクタンスを測定することでロータの温度を検出することができる。なお、取り付け部３の円周上に所定角度位置にキュリー温度を異にする複数の磁性体を設ける構成としてもよい。この構成によれば、ロータの温度に応じて磁性体のインダクタンスが変化すると、ロータ温度検出用センサはこのインダクタンス変化を検出する。いずれの磁性体を検出したかを特定することによって、その磁性体の持つ温度特性からロータの温度を検出することができる。
【００８３】
磁性体５がロータに対して設置される角度位置は、回転検出用センサのセンサ信号に基づいて求めることができる。例えば、図３に示すように、磁性体５を設置する角度位置と段差２ａの高さが変化する角度位置とを対応させた構成では、回転検出センサ出力が立ち下がる角度位置（あるいは立ち上がる角度位置）を角度指標とすることができ、このときのロータ温度検出用センサの出力を用いることでロータの温度を検出することができる。
【００８４】
なお、磁性体５を設置する角度位置と段差２ａの高さが変化する角度位置との関係は、あらかじめ各々の角度差を把握しておき、それに応じたタイミング補正をおこなうことにより、任意の位相関係とすることも可能である。
【００８５】
本発明の磁気軸受装置は、磁性体を取り付ける磁性体取り付け部に、モータの磁極位相と対応する段差部を設ける構成とすることによって、ロータ温度検出部と回転検出部とを一つの構成とすることができる。
【００８６】
図５、図６は、ロータ温度検出部と回転検出部とを一つの構成とする構成例であり、図７は、この構成による回転検出用ギャップセンサの出力例であり、回転検出用ターゲットの取付位相位置と温度検出用の磁性体の取付位相位置との位相関係を説明している。
【００８７】
図５に示す構成例は、ロータ温度検出部に回転検出部の構成を組み込む例であり、温度検出用の磁性体５を取り付ける磁性体取り付け部３に、回転検出用の段差３ａと設ける。この段差３ａは、前記した段差２ａと同様に、モータの磁極位相と対応した角度位置に設ける。
【００８８】
ロータ温度検出用ギャップセンサ（図示していない）は、この磁性体取り付け部３を検出することによって磁性体のインダクタンス変化からロータ温度を検出すると共に、段差部３ａのインダクタンス変化を検出することによって回転体の回転位置を検出し、モータの磁極位置を検出する。
【００８９】
ロータ温度検出用ギャップセンサのセンサ出力は、段差による出力と磁性体による出力とを含むため、何れの出力であるかを識別する必要がある。この出力の識別は、段差による出力波形と磁性体による出力波形の波形形状の違いに基づいて行うことができる。例えば、図７において、段差による出力波形は、図中のＡあるいはＢに示すように信号の立ち上がりあるいは立ち下がりで表され、一方、磁性体による出力波形は、図中のＣに示すように、磁性体の透磁率や形状に応じた波形で表される。
【００９０】
図７は、図５に示す構成のように、段差３ａにおいてロータ温度検出用ギャップセンサとの距離が近くなる部分に磁性体５を設けた構成で得られる出力例であり、回転検出用ギャップセンサの出力が高い範囲において磁性体による出力Ｃが得られる例を示している。磁性体５は、上記例に限らず、段差３ａにおいてロータ温度検出用ギャップセンサとの距離が遠くなる部分に磁性体５を設けた構成としてもよく、この場合には、回転検出用ギャップセンサの出力が低い範囲において磁性体による出力が得られる。
【００９１】
また、図６に示す構成例は、回転検出部にロータ温度検出部の構成を組み込む例であり、回転検出用の段差２ａを備えるターゲット部２に、温度検出用の磁性体５を設ける。
【００９２】
回転検出用ギャップセンサ（図示していない）は、段差部２ａのインダクタンス変化を検出することによって回転体の回転位置を検出してモータの磁極位置を検出すると共に、磁性体５のインダクタンス変化からロータ温度を検出する。
【００９３】
図６に示す構成例においても、回転検出用ギャップセンサから図７に示した出力例と同様の出力が得られる。
【００９４】
図１に示す５軸制御の磁気軸受装置において、同一周波数で同位相の搬送波を各センサに印加した場合には、同一構造のセンサを用いた軸ではセンサ信号の搬送波成分が同一となる。例えば、図１中のラジアル方向のＸ１軸センサ３０ａ，Ｘ２軸センサ３０ｂ，Ｙ１軸センサ３０ｃ，Ｙ２軸センサ３０ｄとして同一構造のセンサを用いる場合には、対向する一対のセンサからの出力信号の間で差分演算を行う。また、スラスト方向のスラスト位置センサ（Ｚ軸センサ）４０からの出力信号は、例えば、基準信号と間で差分演算を行う。したがって、ラジアル方向とスラスト方向とではセンシング方式が異なるため、Ｘ１軸，Ｙ１軸，Ｘ２軸，Ｙ２軸、およびＺ軸とでは、位相が異なる場合が多い。
【００９５】
そのため、Ａ／Ｄ変換器１１０では、Ｚ軸の信号に関して搬送波成分の正側の最大振幅値である最大位置と同期してサンプリングすることができる。一方、Ｘ１軸，Ｙ１軸，Ｘ２軸，およびＹ２軸については、通常同一構造のセンサとなるため、Ａ／Ｄ変換器１１０には同位相の信号が入力される。そのため、Ｘ１軸，Ｙ１軸，Ｘ２軸，およびＹ２軸の全てを、搬送波成分の最大位置あるいは最小位置に同期させてサンプリングすることはできない。例えば、Ｘ１軸を搬送波の最大位置に同期させ、Ｙ１軸を搬送波の最小位置に同期させてサンプリングした場合には、その他のＸ２軸，およびＹ２軸については搬送波成分の最大位置および負側の最大振幅値である最小位置から位相がずれた位置でサンプリングされることになり、Ｓ／Ｎ比が低下することになる。
【００９６】
以下、上記点を解消して、センサ信号を搬送波の最大位置あるいは最小位置で同期させる構成例（第１の構成例〜第３の構成例）について、図８〜図１０を用いて説明する。
【００９７】
第１の構成例および第２の構成例は、位相の異なる複数種類の搬送波信号を各センサに印加する構成である。
【００９８】
第１の構成例は、複数の搬送波出力器を備える構成である。図８は第１の構成の一例であり、２つのＤ／Ａコンバータを用いて２つの搬送波出力器１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃを構成し、位相の異なる２種類の搬送波信号を生成する。２つの搬送波出力器１０１Ａ，１０１Ｂは、ディジタル制御手段１００から正弦波離散値を入力して異なる位相の搬送波を生成する。
【００９９】
搬送波出力器１０１Ａから出力された正弦波は、フィルタ５０Ａを介してＺ軸センサ４０，Ｘ１軸センサ３０ａ，Ｙ１軸センサ３０ｃ，ロータ温度検出センサ５０に入力され、搬送波出力器１０１Ｂから出力された正弦波は、フィルタ５０Ｂを介して回転検出センサ２３，Ｘ２軸センサ３０ｂ，Ｙ２軸センサ３０ｄに入力される。
【０１００】
このとき、Ｘ１軸およびＹ１軸のセンサ信号の搬送波成分は同位相であり、Ｘ２軸およびＹ２軸のセンサ信号の搬送波成分は同位相であるが、Ｘ１軸，Ｙ１軸，Ｚ軸とＸ２軸，Ｙ２軸との間では位相はずれている。Ａ／Ｄ変換器１１０は、例えば、チャンネルの番号順（ch．1からch.7の順、あるいはch.7からch.1）の順でサンプリングを行い、例えば、Ｘ１軸，Ｙ１軸を搬送波成分の最大位置に同期させ、Ｘ２軸，Ｙ２軸を搬送波成分の最小位置に同期させる。また、Ｚ軸についてはＸ１軸，Ｙ１軸と位相がずれているため、独立して最大位置あるいは最小位置に同期させることができる。
【０１０１】
また、ロータ温度検出センサ５０と回転検出センサ２３との間は位相はずれており、独立して最大位置あるいは最小位置に同期させることができる。
【０１０２】
なお、搬送波出力器と各センサとの対応は図８に限定されるものではなく、他の組み合わせとすることもできる。
【０１０３】
第２の構成例は、位相シフトによって位相の異なる複数種類の搬送波信号を生成する構成である。図９はこの第２の構成の一例であり、一つの搬送波出力器１０１からの出力を位相シフタ１０７に入力し、位相シフタ１０７によって位相の異なる複数種類の搬送波信号を生成する。
【０１０４】
位相シフタ１０７の位相シフト量は、Ａ／Ｄ変換器１１０に入力するセンサ信号に対して搬送波成分の最大位置または最小位置に同期してサンプリングが可能なように設定する。なお、図１０では、Ｘ１軸，Ｙ１軸，Ｘ２軸，Ｙ２軸の各センサについては、全て位相を異ならせる必要はなく、Ｘ１軸とＹ１軸、Ｘ２軸とＹ２軸の各センサには同位相の搬送波を入力してもよい。
【０１０５】
第３の構成例は、複数のＡ／Ｄ変換器を用い、各センサ信号を搬送波成分の最大位置あるいは最小位置でサンプリングする構成である。
【０１０６】
図１０では、ロータ温度検出センサのセンサ信号をＡ／Ｄ変換器１１０Ａで搬送波と同期してサンプリングし、Ｘ１軸，Ｘ２軸の各センサ３０ａ，３０ｃのセンサ信号をＡ／Ｄ変換器１１０Ｂで搬送波と同期してサンプリングし、Ｙ１軸，Ｙ２軸，Ｚ軸の各センサ３０ｃ，３０ｄ，４０の各センサの各センサ信号をＡ／Ｄ変換器１１０Ｃで搬送波と同期してサンプリングし、回転検出センサ２３のセンサ信号をＡ／Ｄ変換器１１０Ｄで搬送波と同期してサンプリングする。
【０１０７】
次に、図１１〜図１５を用いて回転体の温度上昇による磁気軸受制御系の不安定を抑制する態様について説明する。
【０１０８】
本発明の磁気軸受装置は、前記した構成において、回転体の温度上昇による磁気軸受制御系の不安定を抑制する構成として、ロータ温度信号や高温運転の積算時間に応じて、磁気軸受制御系のループゲインを切り替える第１の形態と、ロータ温度信号に応じてセンサ感度を変更する第２の形態とすることができる。
【０１０９】
以下、第１の形態の内でロータ温度信号に応じて磁気軸受制御系のループゲインを切り替える構成例について図１１，図１２を用いて説明し、第１の形態の内でロータ温度が高温の状態で運転する積算時間に応じて磁気軸受制御系のループゲインを切り替える構成例について図１３、図１４を用いて説明し、ロータ温度信号に応じてセンサ感度を変更する第２の形態について説明する。
【０１１０】
はじめに、ロータ温度信号に応じて磁気軸受制御系のループゲインを切り替える構成例について説明する。
【０１１１】
図１１は、第１の形態の第１の構成例を説明するためのブロック図であり、主に図１に示す構成においてディジタル制御手段１００の構成について示している。ディジタル制御手段１００は、磁気軸受制御系を構成する増幅部１００ａとＰＩＤ制御部１００ｂを有する。ＰＩＤ制御部は、Ａ／Ｄ変換器１１０から変位信号を入力して比例制御、積分制御、微分制御等を行い、増幅部１００ａはＰＩＤ制御部１００ｂで得られた信号にゲインＫを乗じて電磁石制御信号を生成する。
【０１１２】
本発明のディジタル制御手段１００は、上記した通常の磁気軸受制御系に加えて、増幅部１００ａのゲインを切り替えるループゲイン切替器１００ｃを備える。ループゲイン切替器１００ｃはＡ／Ｄ変換器１１０から温度信号を入力し、この温度信号に基づいて増幅部１００ａに設定するゲインＫを切り替える。
【０１１３】
図１２は、第１の形態の第１の構成例において切り替える制御ゲインの一例を示している。図１２（ａ），（ｂ）は、回転体温度（横軸）に対する制御ゲイン（縦軸）の関係を示している。図１２（ａ）は回転体温度（横軸）に対して制御ゲインを連続的に切り替える例であり、また、図１２（ｂ）は回転体温度（横軸）に対して制御ゲインを段階的に切り替える例である。何れにおいても、回転体温度（横軸）に対して制御ゲインが負の増加特性となるように定めている。これによって、回転体温度の上昇に伴って制御ゲインを低下させる方向に制御することができ、制御ゲインが過剰に上昇することにより非安定な制御の発生を抑制することができる。
【０１１４】
次に、ロータ温度信号が高温時における運転積算時間に応じて磁気軸受制御系のループゲインを切り替える構成例について説明する。
【０１１５】
図１３は、第１の形態の第２の構成例を説明するためのブロック図であり、主に図１に示す構成においてディジタル制御手段１００の構成について示している。ディジタル制御手段１００は、前記した第１の構成例と同様に、磁気軸受制御系を構成する増幅部１００ａとＰＩＤ制御部１００ｂを有し、さらに、この通常の磁気軸受制御系に加えて、増幅部１００ａのゲインを切り替えるループゲイン切替器１００ｃ、および運転積算時間カウンタ１００ｄを備える。運転積算時間カウンタ１００ｄは、Ａ／Ｄ変換器１１０から温度信号を入力し、ロータ温度が設定温度を超える場合には、その温度での運転時間を積算する。また、ループゲイン切替器１００ｃは運転積算時間カウンタ１００ｄが計時する運転積算時間に応じて増幅部１００ａに設定するゲインＫを切り替える。
【０１１６】
なお、ループゲイン切替器１００ｃは、運転積算時間カウンタ１００ｄが計時する運転積算時間のみに基づいてループゲインを切り替える他に、Ａ／Ｄ変換器１１０から温度信号を入力し、この温度信号と運転積算時間との組み合わせに基づいてループゲインを切り替えてもよい。
【０１１７】
図１４は、第１の形態の第２の構成例において切り替える制御ゲインの一例を示している。図１４（ａ），（ｂ）は、運転積算時間（横軸）に対する制御ゲイン（縦軸）の関係を示している。図１４（ａ）は、一つの設定温度を超えた状態において、運転積算時間に対して制御ゲインを段階的に切り替える例であり、また、図１４（ｂ）は、温度信号と運転積算時間との組み合わせに基づいて制御ゲインを段階的に切り替える例である。何れにおいても、回転体温度に対して制御ゲインが負の増加特性となるように定めている。
【０１１８】
図１４（ａ）の例では、ある設定温度を超えて運転される積算時間がＴ１以下のときには、制御ゲインを“１”に設定し、積算時間がＴ１〜Ｔ２の範囲にあるときには、制御ゲインを“０．９５”に設定し、積算時間がＴ２を超えるときには、制御ゲインを“０．９”に設定する。
【０１１９】
図１４（ｂ）の例では、種々の温度条件に対して制御ゲインを設定する例であり、一例として、１２０℃以下の場合（図中の破線で示す）、１２０℃〜１３０℃の範囲の場合（図中の実線で示す）、１３０℃を超える場合（図中の一点鎖線で示す）について示している。
【０１２０】
例えば、１２０℃以下の場合には、積算時間がＴ１以下のときには、制御ゲインを“１”に設定し、積算時間がＴ１〜Ｔ２の範囲にあるときには、制御ゲインを“０．９５”に設定し、積算時間がＴ２を超えるときには、制御ゲインを“０．９”に設定し、１２０℃〜１３０℃の場合には、積算時間がＴ１以下のときには、制御ゲインを“０．９５”に設定し、積算時間がＴ１〜Ｔ２の範囲にあるときには、制御ゲインを“０．９”に設定し、積算時間がＴ２を超えるときには、制御ゲインを“０．８５”に設定する。また、１３０℃以上の場合には、積算時間がＴ１以下のときには、制御ゲインを“０．９”に設定し、積算時間がＴ１〜Ｔ２の範囲にあるときには、制御ゲインを“０．８５”に設定し、積算時間がＴ２を超えるときには、制御ゲインを“０．８”に設定する。
【０１２１】
表１はロータ温度の運転積算時間とロータ温度をパラメータとしたときの制御ゲインの一例を示している。
【０１２２】
【表１】
2007327639.tif 000003
【０１２３】
なお、上記した制御ゲインの大きさは説明の便宜から仮に定めたものであって、この制御ゲインに限られるものではない。
第２の形態は、浮上位置を検出するセンサの感度を切り替えるものである。
【０１２４】
図１５は、第２の形態の構成例を説明するためのブロック図であり、主に図１に示す構成においてディジタル制御手段１００の構成について示している。ディジタル制御手段１００は、前記した第１の形態と同様に、磁気軸受制御系を構成する増幅部１００ａとＰＩＤ制御部１００ｂを有し、さらに、この通常の磁気軸受制御系に加えて、センサ感度切替部１００ｅを備える。このセンサ感度切替部１００ｅは、Ａ／Ｄ変換器１１０から変位信号と温度信号とを入力し、温度信号に応じて入力した変位信号のレベルを変更してＰＩＤ制御部１００ｂに向けて出力する。
【０１２５】
センサ感度切替部１００ｅは、温度信号が低い場合には入力した変位信号のレベルを高く変更して出力し、温度信号が高い場合には入力した変位信号のレベルを低く変更して出力する。図１６は、第２の形態の構成例において切り替える制御ゲインの一例を示している。
【０１２６】
これによって、回転体温度の上昇に伴って制御ゲインを低下させる方向に制御することができ、制御ゲインが過剰に上昇することにより非安定な制御の発生を抑制することができる。
【０１２７】
なお、上述したディジタル制御手段１００による切替制御は、１軸（Ｘ１軸およびＹ１軸）、２軸（Ｘ２軸およびＹ２軸）、Ｚ軸のそれぞれの軸について、ロータ温度と位置センサの検出感度を予め測定しておき、制御ゲインの切替のしきい値を各軸について定めることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の磁気軸受装置の回路構成を説明するためのブロック図である。
【図２】搬送波と同期して行うセンサ信号のサンプリングを説明するための図である。
【図３】回転検出用ターゲットの取付位相位置と温度検出用の磁性体の取付位相位置との位相関係を説明するための図である。
【図４】回転検出用ターゲットの取付位相位置と温度検出用の磁性体の取付位相位置との位相関係を説明するための図である。
【図５】ロータ温度検出部と回転検出部とを一つの構成とする構成例である。
【図６】ロータ温度検出部と回転検出部とを一つの構成とする他の構成例である。
【図７】ロータ温度検出部と回転検出部とを一つの構成とする構成例の回転検出用ギャップセンサの出力例である。
【図８】本発明の磁気軸受装置において、センサ信号を搬送波の最大位置あるいは最小位置で同期させる第１の構成例を説明するための図である。
【図９】本発明の磁気軸受装置において、センサ信号を搬送波の最大位置あるいは最小位置で同期させる第２の構成例を説明するための図である。
【図１０】本発明の磁気軸受装置において、センサ信号を搬送波の最大位置あるいは最小位置で同期させる第３の構成例を説明するための図である。
【図１１】本発明の第１の形態の第１の構成例を説明するためのブロック図である。
【図１２】本発明の第１の形態の第１の構成例において切り替える制御ゲインの一例を示す図である。
【図１３】本発明の第１の形態の第２の構成例を説明するためのブロック図である。
【図１４】本発明の第１の形態の第２の構成例において切り替える制御ゲインの一例を示す図である。
【図１５】本発明の第２の形態の構成例を説明するためのブロック図である。
【図１６】本発明の第２の形態において切り替える制御ゲインの一例を示す図である。
【図１７】磁気軸受を備える真空ポンプの概要を説明するための図である。
【図１８】磁気軸受装置を備える真空ポンプの概要を説明するための図である。
【図１９】回転体の温度上昇と磁気軸受制御系の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１…磁気軸受装置、２…ターゲット部材、２ａ…段差部、３…取り付け部、５…磁性体、６…真空ポンプ、１０…ケーシング、１１…吸気口、１２…排気口、１３…ロータ、１４…回転翼、１５…固定翼、１６…回転軸、２０…駆動モータ、２１…磁極、２２…コイル、２３…回転検出センサ、３０…ラジアル位置センサ、３０ａ〜３０ｄ…ＸＹ軸センサ、３１…ラジアル軸受電磁石、４０…スラスト位置センサ、４１…スラスト軸受電磁石（Ｚ軸電磁石）、４２…ロータディスク、５０…ロータ温度検出センサ、１００…ディジタル制御手段、１００ａ…増幅器、１００ｂ…ＰＩＤ制御部、１００ｃ…ループゲイン切替器、１００ｄ…運転積算時間カウンタ、１００ｅ…センサ感度切替器、１０１…搬送波出力器、１０２…モータ駆動制御部、１０３…Ｄ／Ａ変換器、１０４…励磁アンプ、１０５…表示器・警報部、１０６…フィルタ、１０７…位相シフタ、１１０…Ａ／Ｄ変換器、１２０，１３０ａ〜１３０ｄ，１４０，１５０…フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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