(57)【要約】【課題】周囲の温度変化に伴って変位センサに位置ずれが生じても、回転軸の変位を正確に検出して、回転軸を非接触で適正に支持することを提供すること。【解決手段】本発明の遠心圧縮機１は、回転軸５と、回転軸５を非接触で支持するラジアル磁気軸受７と、回転軸５の径方向の変位を検出する変位センサ２３と、変位センサ２３の検出結果に基づいて、回転軸５の変位が解消するように、ラジアル磁気軸受７に供給される電流を制御するコントローラ５０と、を備える。コントローラ５０は、周囲の温度変化に伴う変位センサ２３の位置ずれが反映された情報、例えば熱電対２５で検出された温度に基づいて補正をして、電流を制御する。【選択図】図３
2017172742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車が固定された回転軸と、
前記回転軸を非接触で支持するラジアル磁気軸受と、
前記回転軸の径方向の変位を検出する変位センサと、
前記変位センサの検出結果に基づいて、前記回転軸の前記変位が解消するように、前記ラジアル磁気軸受に供給される電流を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
周囲の温度変化に伴う前記変位センサの位置ずれが反映された情報に基づいて補正をして、前記電流を制御する、
ことを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記位置ずれが反映された情報として検出された温度に基づいて、前記補正を行う、
請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記位置ずれが反映された情報として検出されたひずみに基づいて、前記補正を行う、
請求項１に記載の回転機械。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記位置ずれが反映された情報として検出された電気抵抗に基づいて、前記補正を行う、
請求項１に記載の回転機械。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記変位センサの位置ずれに関する補正情報を保持しておき、
前記位置ずれが反映された情報を前記補正情報に照合することにより、前記変位センサの位置ずれ量を推定して、前記補正を行う、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
前記ラジアル磁気軸受は、
前記回転軸に磁気吸引力を独立して作用させる複数の電磁コイルを備え、
前記コントローラは、
それぞれの前記電磁コイルに対応する、前記位置ずれが反映された情報に基づいて前記補正をする、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車が設けられた回転軸をラジアル磁気軸受により支持しているターボ圧縮機などの回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターボ冷凍機において、オイルレス化によって潤滑油系統を省略化するとともに、圧縮機の高回転化による高圧縮比化や吸込風量の増加、モータの高回転化によるモータ小型化や軸受損失の低減、構成要素の簡易化による信頼性の向上やコスト低減等のため、羽根車の回転軸をモータに直結した圧縮機のモータ直結構造化を採用するとともに、その回転軸をラジアル磁気軸受で支持するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
ラジアル磁気軸受で回転軸を支持する回転機械においては、回転軸の中心軸線の位置を変位センサにより継続して検出し、例えば外乱により中心軸線の位置が軸受の中心からずれる変位が生ずると、その変位を解消する方向の磁力を強くするように、磁気軸受へ供給する電流量を調整する。なお、回転機械に用いられる磁気軸受は、主たる要素として、磁性体から構成される回転軸に所定の間隔を空けて対向する電磁石を備えている。この電磁石は、複数極、例えば４極の電磁コイルにより構成されており、コイルに電流が流されることにより電磁石と回転軸との間に磁場を発生させ、径方向に磁気吸引力を作用させて、回転軸を磁気浮上させることにより、非接触で回転軸を支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３１８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気軸受は前述したように、回転軸に変位が生ずると、またその変位を解消するように磁場を発生させるが、この磁場発生にともなって電磁コイルには、その電気抵抗によりジュール熱が発生する。発生するこの熱は、主に周方向に不均一であるため、変位センサを支持している部材の熱膨張による変位センサの位置ずれによって、回転軸の位置を正確に検出できなくなるおそれがある。このように変位センサの検出結果に誤差が生じると、回転軸を非接触で適正に支持することが難しくなる。この変位センサの誤差は、変位センサの温度ドリフトも関係する。ちなみに、この種の回転機械が用いられる環境下において、コイルの発熱も含めて７０〜８０℃程度の温度差が生じ得る。
【０００５】
以上より、本発明は、周囲の温度変化に伴って変位センサに位置ずれが生じても、回転軸の変位を正確に検出して、回転軸を非接触で適正に支持することができる回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転機械は、羽根車が固定された回転軸と、回転軸を非接触で支持するラジアル磁気軸受と、回転軸の径方向の変位を検出する変位センサと、変位センサの検出結果に基づいて、回転軸の変位が解消するように、ラジアル磁気軸受に供給される電流を制御するコントローラと、を備える。
本発明のコントローラは、周囲の温度変化に伴う変位センサの位置ずれが反映された情報に基づいて補正をして、電流を制御する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明において、位置ずれが反映された情報として、温度、ひずみ及び電気抵抗を用いることができる。
つまり、本発明におけるコントローラは、位置ずれが反映された情報として検出された温度に基づいて補正をすることができる。
また、本発明におけるコントローラは、位置ずれが反映された情報として検出されたひずみに基づいて補正をすることができる。
さらに、本発明におけるコントローラは、位置ずれが反映された情報として検出された電気抵抗に基づいて補正を行うこともできる。
【０００８】
本発明におけるコントローラは、変位センサの位置ずれに関する補正情報を保持しておき、位置ずれが反映された情報を補正情報に照合することにより、変位センサの位置ずれ量を推定して、補正を行う、ことが好ましい。
【０００９】
本発明におけるラジアル磁気軸受が、回転軸に磁気吸引力を独立して作用させる複数の電磁コイルを備える場合には、コントローラは、それぞれの電磁コイルに対応する、位置ずれが反映された情報に基づいて補正をする、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、周囲の温度変化に伴う変位センサの位置ずれが反映された情報に基づいて補正をして、ラジアル磁気軸受に供給される電流を制御するので、周囲の温度変化に伴って変位センサの位置ずれが生じても、回転軸の変位を正確に検出できる。したがって、本発明の回転機械によれば、回転軸を非接触で適正に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るターボ圧縮機の全体構成を示す図である。
【図２】図１のターボ圧縮機における電磁コイル、変位センサ及び熱電対の配置関係を示す図である。
【図３】図１のターボ圧縮機において、回転軸が変位している様子を示す図である。
【図４】（ａ）は温度に基づく補正情報の例を示し、（ｂ）は変位センサにより回転軸までの距離を計測する様子を示す図である。
【図５】（ａ）はひずみに基づく補正情報の例を示し、（ｂ）は電気抵抗に基づく補正情報の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るターボ圧縮機１は、ターボ冷凍機、ターボヒートポンプ等（以下、総称してターボ冷凍機という）に適用されるものであり、凝縮器、絞り装置、蒸発器と共に公知の冷凍サイクルを構成し、低圧の冷媒ガスを高圧の冷媒ガスに圧縮することによって冷凍サイクル内を循環させる機能を担うことができる。
なお、ターボ圧縮機１において、羽根車３，４が設けられる側を前、その逆側を後と定義する。
【００１３】
ターボ圧縮機１は、図１に示すように、電動モータ２により回転され、２段の羽根車３，４を回転する回転軸５が、ケーシング６に設置された前後一対のラジアル磁気軸受７，８と、互いに対向配置された一対のスラスト磁気軸受９，１０とによって支持されている。
電動モータ２は、ロータ２Ａとステータ２Ｂを備え、ケーシング６のモータ室６Ａの中央部位に配置されており、そのロータ２Ａに回転軸５の略中央部が固定連結された構成とされている。ケーシング６は仕切壁６Ｃによりモータ室６Ａと圧縮室６Ｂに仕切られている。仕切壁６Ｃには、圧縮室６Ｂに向けて延びる支持筒２２が設けられており、この支持筒２２に変位センサ２３及び熱電対２５が設けられている。
ターボ圧縮機１は、その動作を司るコントローラ５０を備えている。
【００１４】
ラジアル磁気軸受７は、図２に示すように、支持筒２２の内周面から中央に向けて延びる鉄心２７と、それぞれの鉄心２７に巻き回された複数の電磁コイル２８（２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ）と、を備える。なお、図２は、回転軸５の中心軸線Ｏがラジアル磁気軸受７の中心（Ｃ）と一致するように描かれている。
ラジアル磁気軸受７は、電磁コイル２８（２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ）に電流が供給されることにより、電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄのそれぞれが独立して磁場を生じさせ、回転軸５に磁気吸引力を作用させる。これにより、ラジアル磁気軸受７は、この磁気吸引力により回転軸５を磁気浮上させることにより、非接触で回転軸５を支持している。すなわち、ラジアル磁気軸受７は、電磁コイル２８によって発生する径方向の磁力によって、回転軸５の径方向の位置を保持する。このように、ラジアル磁気軸受７は、回転軸５を非接触で支持するため、回転軸と軸受との間の摩擦や摩擦によるこれらの磨耗を抑制できる。
本実施形態のターボ圧縮機１は、温度変化が生じても、ラジアル磁気軸受７により、回転軸５を非接触で適正に支持することを目的としている。
【００１５】
電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに供給される電流は、後述するコントローラ５０が制御する。
電磁コイル２８は回転軸５に磁気吸引力を作用させるものであるから、例えば、図２において、電磁コイル２８Ｂへ供給する電流値を他の電磁コイル２８Ａ，２８Ｃ，２８Ｄより大きくすれば、回転軸５はそれまでよりも電磁コイル２８Ｂに近づくように変位させることができる。同様に、図２において、電磁コイル２８Ｂ，２８Ｃへ供給する電流値を他の電磁コイル２８Ａ，２８Ｄより大きくすれば、回転軸５はそれまでよりも図中の下向きに変位させることができる。このように、ラジアル磁気軸受７の電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄのそれぞれに供給する電流値を制御することにより、回転軸５の中心軸線Ｏがラジアル磁気軸受７の中心（Ｃ）に一致するように制御する。なお、ラジアル磁気軸受７の中心から回転軸５の中心軸線Ｏがずれることを、回転軸５が変位するという。
また、ここでは、ラジアル磁気軸受７について説明したが、ラジアル磁気軸受８についてもラジアル磁気軸受７と同様の構成を備え、かつ、同様の制御をなしえる。
なお、ラジアル磁気軸受７，８により回転軸５を支持しているターボ圧縮機１では、ラジアル磁気軸受７，８が故障時や停止時に回転軸５を支えるための補助軸受をラジアル磁気軸受７，８の近くに設置することが行われている。この補助軸受には、通常、転がり軸受が用いられている。
【００１６】
回転軸５の後端部には、図１に示すように、スラストディスク１１が固定設置され、このスラストディスク１１を挟んで、一対のスラスト磁気軸受９，１０が所定のギャップを介して対向配置されている。この一対のスラスト磁気軸受９，１０は、電磁コイルに供給される電流により磁気吸引力を発生し、その間にスラストディスク１１を配置することにより、回転軸５にかかるスラスト荷重を支持する。したがって、各電磁コイルに供給される電流の分配を調節し、スラストディスク１１に対する各軸受９，１０の磁気吸引力を制御することにより、回転軸５の中心軸線Ｏの方向の支持位置を任意の位置に制御する。
【００１７】
ケーシング６の圧縮室６Ｂには、図１に示すように、一段目羽根車３が配置された低段側圧縮部１２と、二段目羽根車４が配置された高段側圧縮部１３とからなる２段圧縮機構が内蔵され、吸入口１４から入口ベーン１５を介して吸込んだ低圧冷媒ガスを低段側圧縮部１２により圧縮し、その吐出ガスを高段側圧縮部１３により吸込み、高圧冷媒ガスに２段圧縮する構成とされている。各羽根車３，４は、回転軸５の前端側に固定され、電動モータ２によって回転駆動されるようになっている。
【００１８】
また、一段目羽根車３および二段目羽根車４は、シュラウド１６，１７が各羽根車３，４から分離され、それがケーシング６側に設けられた、いわゆるオープン型の羽根車とされており、このシュラウド１６，１７と各羽根車３，４間には、微小のシール隙間が形成される。同様に、一段目羽根車３および二段目羽根車４のハブ側の背面あるいは回転軸５の外周とケーシング６に設けられた仕切壁６Ｃとの間にも微小のシール隙間が形成される。
【００１９】
図１及び図２に示すように、モータ室６Ａの内部には、回転軸５の変位を計測する変位センサ２３が、ラジアル磁気軸受７と圧縮室６Ｂの間であって、回転軸５の周りに設けられている。具体的には、変位センサ２３は支持筒２２に支持されている。本実施形態は、図２に示すように、四つの変位センサ２３が９０°の間隔で配置されている。なお、四つの変位センサ２３をそれぞれ区別する場合には、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄといい、区別せずに総称する場合には変位センサ２３という。本実施形態において、変位センサ２３の形式は任意であり、光学式（レーザ）、渦電流式、超音波式などの公知の変位センサを適用できる。
【００２０】
変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは、図２に示すように、円周方向において、電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄと４５°だけ位相をずらした位置に配置されている。
また、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは、それぞれがラジアル磁気軸受７の中心（Ｃ）（図２では回転軸５の中心軸線Ｏ）までの距離が等しく設定されており、ターボ圧縮機１が運転する間、回転軸５の表面までの距離を継続的に計測する。変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれが検出する距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、コントローラ５０に送られる。
【００２１】
例えば、図３（ａ）に示すように、ターボ圧縮機１の運転中に、回転軸５が変位したとする。この例では、回転軸５が変位センサ２３Ｄの側に変位して中心軸線Ｏがラジアル磁気軸受７の中心Ｃからずれているが、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれで、距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が検出される。図３（ｂ）は、回転軸５の変位の向きが図３（ａ）と相違するが、距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が同様に検出される。
【００２２】
また、ターボ圧縮機１は、図１及び図２に示すように、温度センサとしての熱電対２５が、変位センサ２３が支持されている支持筒２２に支持されている。
本実施形態は、熱電対２５は、四つの熱電対２５が９０°の間隔で配置されている。なお、四つの熱電対２５をそれぞれ区別する場合には、熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄといい、区別せずに総称する場合には熱電対２５という。それぞれの熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは、円周方向において、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄと同じ位相の位置に配置されている。
以上の通りであり、熱電対２５（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）は、変位センサ２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）が支持されている支持筒２２の温度を検出する。より具体的には、熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは、それぞれが変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの位置ずれが反映された情報として、当該位置の温度を検出する。熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄのそれぞれで検出された支持筒２２の温度に関する情報は、温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４としてコントローラ５０に送られる。
【００２３】
ターボ圧縮機１は、ラジアル磁気軸受７に供給する電流を分配制御するコントローラ５０を備えている。コントローラ５０は、変位センサ２３の検出結果に基づいて、回転軸５の変位が解消するように、ラジアル磁気軸受７に供給される電流を制御する。
コントローラ５０は、この制御を実行するために、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれで計測される距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を取得し、取得した距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に基づいてラジアル磁気軸受７を構成する電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに供給する電流値を設定するとともに、当該電流を供給する。電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは、コントローラ５０から供給された電流を受けることにより、それぞれの電流値に基づいて回転軸５に磁気吸引力を作用させて、回転軸５を所望する位置において回転可能に支持する。
なお、コントローラ５０は、電磁コイル２８に供給する電流を制御すること以外の制御を行うこともできる。
【００２４】
コントローラ５０は、また、電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに供給する電流値を設定するのに、熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄから送られる温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４も加味する。つまり、電磁コイル２８には、コイルの電気抵抗によりジュール熱が発生し、この熱は、主に周方向に不均一であるため、支持筒２２の熱膨張による変位センサ２３の位置ずれによって、加えて、変位センサ２３の温度ドリフトによって、変位センサ２３が回転軸５の位置を正確に検出できなくなるおそれがある。そこで、コントローラ５０は、変位センサ２３の位置ずれが反映された情報として、温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を参照することにより、変位センサ２３の誤差を補正する。
【００２５】
コントローラ５０は、変位センサ２３の誤差を補正するために、図４（ａ）に示すように、補正情報を備えている。補正情報は、図４（ａ）に示すように、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれについて予め設定されているものであり、温度Ｔと、当該温度Ｔにおける変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのずれ量ｘ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）と、が対応付けられた情報である。換言すれば、補正情報は、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのずれ量ｘ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）を温度Ｔの関数として表す情報である。
ここで、ずれ量ｘは、電磁コイル２８が発熱したことにより変位センサ２３に生じた変位を意味し、この変位は同じ温度Ｔであってもそれぞれの変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄによって相違するので、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれに生ずるずれ量ｘをずれ量ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４ということにする。
【００２６】
補正情報は、ターボ圧縮機１を実際に運転しながら、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのずれ量ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４と熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄの温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を検出して試験データを取得して得ることができる。また、補正情報は、試験データに限らずシミュレーションによる解析によって得ることもできる。
【００２７】
ここで、ずれ量ｘについて、図４（ｂ）を参照して説明する。
図４（ｂ）において、右側（ｂ−１）は、回転軸５に変位がなく、かつ、変位センサ２３に位置ずれが生じていない理想状態を示しており、変位センサ２３から回転軸５の表面までの距離はＬである。真ん中（ｂ−２）は、回転軸５が径方向に変位（ｙ）するが、変位センサ２３に位置ずれが生じていない状態を示しており、変位センサ２３から回転軸５の表面までの距離はＬ＋ｙである。変位センサ２３に径方向の位置ずれｘが生じると、変位センサ２３から回転軸５の表面までの距離はＬ＋ｙ−ｘとなる。変位センサ２３で実際に検出されるのは、距離Ｌ＋ｙ−ｘである。
以上の通りであり、回転軸５の中心軸線Ｏをラジアル磁気軸受７の中心Ｃに一致させるためには、変位センサ２３の位置ずれｘの分を補正して、ラジアル磁気軸受７に供給する電流を制御する。
【００２８】
さて、コントローラ５０は、距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に基づいて、電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに供給する電流値を設定する。この設定は、熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄのそれぞれに対応して、回転軸５を移動させるべき移動距離ΔＬ１，ΔＬ２，ΔＬ３，ΔＬ４を算出する手順１と、手順１で算出された移動距離ΔＬ１，ΔＬ２，ΔＬ３，ΔＬ４に対応して電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに供給する指示電流値Ｉ（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４）を算出する手順２、とからなる。
【００２９】
手順１は、下記の式（１）〜式（４）からなる関数式によって実行される。この式（１）〜式（４）は、コントローラ５０を構成する記憶手段に格納されている。コントローラ５０は、距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を取得すると、式（１）〜式（４）に取得した距離情報Ｌ及び温度情報Ｔ１〜Ｔ４を代入して、移動距離ΔＬ１，ΔＬ２，ΔＬ３，ΔＬ４を求める。
ΔＬ１＝Ｌ１＋ｆ１（Ｔ１） … 式（１）
ΔＬ２＝Ｌ２＋ｆ２（Ｔ２） … 式（２）
ΔＬ３＝Ｌ３＋ｆ３（Ｔ３） … 式（３）
ΔＬ４＝Ｌ４＋ｆ４（Ｔ４） … 式（４）
【００３０】
ここで、関数式（１）〜式（４）において、ｆ１（Ｔ１），ｆ２（Ｔ２），ｆ３（Ｔ３），ｆ４（Ｔ４）の部分が、図４（ａ）に示した補正情報に温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を照合することにより、変位センサ２３のずれ量を推定することを内容とする。
【００３１】
コントローラ５０は、手順１により移動距離ΔＬ１，ΔＬ２，ΔＬ３，ΔＬ４を求めたならば、手順２として、下記の式（５）〜式（８）からなる関数式によって実行される。コントローラ５０は、指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を求めたならば、それぞれの電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに当該電流を供給する。
Ｉ１＝Ｆ１（ｙ１） … 式（５）
Ｉ２＝Ｆ２（ｙ２） … 式（６）
Ｉ３＝Ｆ３（ｙ３） … 式（７）
Ｉ４＝Ｆ４（ｙ４） … 式（８）
【００３２】
［動  作］
以上の構成を備えるターボ圧縮機１によれば、以下のように動作する。
ターボ圧縮機１が運転されると、電動モータ２により回転軸５を介して一段目羽根車３および二段目羽根車４がそれぞれ回転される。これにより、吸入口１４から入口ベーン１５を介して低圧の冷媒ガスが低段側圧縮部１２に吸込まれて圧縮され、さらにその吐出ガスが高段側圧縮部１３により吸込まれ、高圧の冷媒ガスに２段圧縮されてターボ圧縮機１から外部に吐出される。
【００３３】
ターボ圧縮機１は、以上のようにして低圧の冷媒ガスから高圧の冷媒ガスに圧縮する運転を継続しながら、コントローラ５０は、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄから距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を、また、熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄから温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を、取得する。そして、コントローラ５０は、上述した手順１及び手順２により、指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を求めるとともに、電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに当該電流を供給する。
【００３４】
［効  果］
本実施形態によれば、コントローラ５０が距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に加えて温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を取得して、熱膨張による変位センサ２３の位置ずれによる誤差を補正した指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄのそれぞれに供給する。したがって、ラジアル磁気軸受７の周囲の温度上昇及び温度降下が生じたとしても、ラジアル磁気軸受７の中心Ｃに対する回転軸５の位置を正確に検出できるので、ラジアル磁気軸受７による回転軸５の支持を安定して行うことができる。
【００３５】
本実施形態は、回転軸５の変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄに対応して四つの熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを設け、コントローラ５０は、この熱電対２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄの検出結果に基づいて、指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を設定する。したがって、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれについて、回転軸５の位置を高精度に検出できる。
なお、温度を検出するのに、熱電対２５を用いたが、他の温度センサを用いることもできる。例えば、後述するように、本発明は電磁コイル２８の電気抵抗Ｒに基づいて温度を検出することができるが、電磁コイル２８とは別に温度検出用のコイルを設け、電気抵抗Ｒを検出することもできる。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、以上の実施形態においては、指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を求めるために熱電対２５を用いて温度を検出した。しかし、本発明は、周囲の温度変化に伴う変位センサ２３の位置ずれが反映された任意の情報を用いることができる。つまり、熱電対２５で支持筒２２の温度を検出するのは、支持筒２２の熱膨張による変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの位置ずれを検出するためであるから、熱電対２５に代えてひずみゲージを支持筒２２に設けることができる。この場合には、コントローラ５０は、前述した実施形態と同様に、補正情報を備えるが、この補正情報は、図５（ａ）に示すように、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれについて予め設定されているものであり、ひずみλと、当該ひずみλにおける変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのずれ量ｘ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）と、が対応付けられた情報である。この補正情報を用いて、前述した手順１及び手順２と同様にして、指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を求めることができる。
この手法は、支持筒２２の熱膨張が直接的に反映されたひずみλを用いるので、変位センサ２３の位置ずれを正確に検出できる。
【００３７】
また、他の手段として、電磁コイル２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄの電気抵抗Ｒを検出することもできる。電磁コイル２８の電気抵抗Ｒは、電磁コイル２８の温度によって変化する性質を利用するものである。この補正情報は、図５（ｂ）に示すように、変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのそれぞれについて予め設定されているものであり、電気抵抗Ｒと、当該電気抵抗Ｒにおける変位センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄのずれ量ｘ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）と、が対応付けられた情報である。この補正情報を用いて、前述した手順１及び手順２と同様にして、指示電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を求めることができる。
この手法は、もともとある電磁コイル２８を利用するので、新たな部材を設けるコスト上昇を抑えることができる。
【００３８】
また、以上の実施形態は回転機械の具体例として、ターボ圧縮機１を説明したが、本発明は、ラジアル磁気軸受を用いる回転機械、例えば遠心圧縮機にも適用できる。
【００３９】
また、以上の実施形態において、距離情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４及び温度情報Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を検出する時間的な間隔は任意であり、例えば数秒間隔で検出することもできるし、数分間隔で検出することができる。
さらに、以上の実施形態における電磁コイル２８、変位センサ２３及び熱電対２５の数及び配置は一例であり、他の数及び配置を採用してもよい。
さらにまた、本実施形態は、支持筒２２に熱電対２５を設けているが、これは一例に過ぎず、温度に限らず、変位センサ２３の位置ずれが反映された情報を検出する位置は任意である。ただし、温度、ひずみを検出するには、本実施形態のように、変位センサ２３を直接的に支持している部材を対象にすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１      ターボ圧縮機
２      電動モータ
２Ａ    ロータ
２Ｂ    ステータ
３      一段目羽根車
４      二段目羽根車
５      回転軸
６      ケーシング
６Ａ    モータ室
６Ｂ    圧縮室
６Ｃ    仕切壁
７，８  ラジアル磁気軸受
９，１０  スラスト磁気軸受
１１    スラストディスク
１２    低段側圧縮部
１３    高段側圧縮部
１４    吸入口
１５    入口ベーン
１６，１７  シュラウド
２２    支持筒
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ  変位センサ
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ  熱電対
２７    鉄心
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ    電磁コイル
５０    コントローラ
Ｃ      中心
Ｏ      中心軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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