(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の電磁石にて対象物の位置制御を行う制御系において、２個の電磁石の駆動コイルと可変電流電源を全て直列に接続して閉回路を構成し、それぞれの電磁石の駆動コイルと並列に定電流電源を接続したことを特徴とする電磁石駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は２個の電磁石により対象物の位置制御を行う装置の電磁石駆動装置に関するもので、高速回転体の磁気軸受や各種搬送装置の磁気浮上に使用して効果がある。
【０００２】
【従来の技術】
図４は磁気軸受等の用途に従来用いられている装置の構成を示すものである。同図において１は第１の鉄心６１と共に第１の電磁石を構成する第１の駆動コイル、２は第２の鉄心６２と共に第２の電磁石を構成する第２の駆動コイル、３１、４１はそれぞれ第１、第２の駆動コイル１、２を駆動する第１、第２の可変電流電源、７は制御の対象物となる回転軸、８１は第１の駆動コイルバイアス電流Ｉｂ１と制御電流ｉを加算し、その出力にて第１の可変電流電源３１出力電流を（Ｉｂ１＋ｉ）に制御する加算器、８２は第２の駆動コイルバイアス電流Ｉｂ２から制御電流ｉを減算し、その出力にて第２の可変電流電源４１出力電流を（Ｉｂ２−ｉ）に制御する減算器である。
【０００３】
２個の電磁石により対象物を制御する場合、このように片方の吸引力を＋ｉにより増加させ、もう一方の吸引力を−ｉにより減少させるプッシュプル的な駆動にするのが一般的である。バイアス電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は回転軸７の自重などによる荷重を支えるために必要となる。９は制御電流ｉを出力する制御増幅器で各種構成のものが使用されるが、例えばその入力９１は回転軸７と第１の鉄心６１とのギャップを検出するギャップセンサ出力を受け、ギャップ長が一定になるようＰＩＤ制御（図示せず）を行うなどの構成がとられる。
【０００４】
図５は図４の従来装置コイル１、２を駆動する回路を示すもので、それぞれのコイル１、２に可変電流電源３１、４１を並列に接続し、それぞれの出力電流を（Ｉｂ１＋ｉ）、（Ｉｂ２−ｉ）にセットする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上で説明したように２個のコイル１、２に個別に可変電流電源３１、４１が使用される。バイアス電流Ｉｂ１、Ｉｂ２は一定の直流値であるが、制御電流ｉはギャップ長が回転軸７の振動などの外乱を受けて変動するため、かなりの高周波成分を含み、可変電流電源３１、４１としてはかなり高速の応答が要求される。また、一般にコイル１、２の駆動には低圧でよいが大電流が必要である。従って高精度、高速特性の制御を実現するためには、可変電流電源３１、４１として電流容量が大きく応答の速いものが要求されるが、このような装置は市販されているものも少なく、あったとしても、または製作するとしても大変高価なものとなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような点に鑑み、可変電流電源を１台とし、かつ電流容量も減らし、安価な装置にて同様の効果を得んとするものである。具体的には、２個の電磁石にて対象物の位置制御を行う制御系において、２個の電磁石の駆動コイルと可変電流電源を全て直列に接続して閉回路を構成し、それぞれの電磁石の駆動コイルと並列に定電流電源を接続して構成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図によって説明する。図１は本発明による第１の駆動コイル１と第２の駆動コイル２の駆動回路を示すもので、３は第１の駆動コイル１を駆動する定電流電源で、バイアス電流Ｉｂ１を出力する。４は第２の駆動コイル２を駆動する定電流電源で、バイアス電流Ｉｂ２を出力する。５が制御電流ｉを出力する可変電流電源で、第１の駆動コイル１を正方向に、第２の駆動コイル２を負方向に駆動する。可変電流電源５は図４の制御増幅器９と同様の装置によりその出力電流をコントロールされる。このような構成にてもコイル１、２は図４、５の従来装置と同様にそれぞれ電流（Ｉｂ１＋ｉ）、（Ｉｂ２−ｉ）にて駆動されることは明らかである。
【０００８】
【作用】
図５に示す従来の電磁石駆動装置と、図１の本発明による電磁石駆動装置とを比べると、可変電流電源は３１、４１の２台から５の１台となり、また５はバイアス電流Ｉｂ１やＩｂ２を供給せずに制御電流ｉのみを出力すればよいためごく小容量のものでよく、従来の装置に比べて大変安価な装置となる。
【０００９】
【実施例】
図２は第１の駆動コイル１にバイアス電流Ｉｂ１を供給する定電流電源の実施例であり、５は制御電流ｉを供給する可変電流電源である。第２の駆動コイルについても同様であるが、ここでは省略する。３２は定電圧電源、３３、３４、３５は抵抗器、３６は演算増幅器、３７はｐｎｐ型トランジスタである。衆知の如く、飽和しておらずに活性状態にある演算増幅器３６の正負入力電圧はほぼ等しくなる。よって定電圧電源３２の電圧をＥ、演算増幅器３６の正側入力端子の電圧をＥ＋、トランジスタ３７のエミッタ電流をＩｅ、抵抗器３５の抵抗値をＲとすると、
Ｅ＋＝Ｅ−Ｒ×Ｉｅ                                          （１）
が成立する。トランジスタ３７のコレクタ電流Ｉｃはほぼエミッタ電流Ｉｅに等しいから、駆動コイル１は（１）式のＩｅにより定電流駆動される。電流値は抵抗器３３、３４により演算増幅器３６の正側入力端子電圧Ｅ＋を変えることにより調整することができ、Ｉｅがバイアス電流Ｉｂ１となるようにセットする。駆動コイル１にはＩｂ１に加え、可変電流電源５より制御電流ｉが重畳されることは明らかである。
【００１０】
図３は制御電流ｉを供給する可変電流電源の実施例であり、５１〜５７は抵抗器、５８、５９は演算増幅器、１０１はｎｐｎ型トランジスタ、１０２はｐｎｐ型トランジスタである。抵抗器５１には図４の制御増幅器９出力である制御電流ｉに相当した電圧Ｅｉが入力される。トランジスタ１０１、１０２は演算増幅器５８の出力インピーダンスを下げて負荷である駆動コイル１、２に十分な電流を供給するためのもので、それぞれのコレクタ端子は正電源、負電源に接続される。抵抗器５５、５６は出力短絡などの過電流からトランジスタ１０１、１０２を保護するためのものである。演算増幅器５９は出力電圧のバッファ装置として動作する。抵抗器５７の抵抗値をＲｏ、抵抗器５７を通して出力される電流値をＩｏとすると、図５の場合とほぼ同様の解析によりＩｏ＝Ｅｉ／Ｒｏとなり、Ｅｉにより出力電流を調整することができる。
【００１１】
抵抗器５５と５６の接続点電圧をＥｏとすると、演算増幅器５９の正側入力端子電圧は（Ｅｏ−Ｉｏ×Ｒｏ）となり、演算増幅器５９はバッファ装置として動作する故この電圧はそのまま演算増幅器５９の出力電圧となる。抵抗器５１と５２の抵抗値は等しく選定されており、演算増幅器５８の正側入力端子電圧は（Ｅｉ＋Ｅｏ−Ｉｏ×Ｒｏ）／２となる。抵抗器５３と５４の抵抗値も等しく選ばれているため、演算増幅器５８の負側入力電圧はＥｏ／２となり、これが正側入力電圧と等しくなることからＩｏ＝Ｅｉ／Ｒｏが導かれ、制御電流ｉに比例した電流Ｉｏが取り出される。
【００１２】
図２、図３の実施例はいずれも日本電気（株）のオペアンプに関する技術資料ＩＥＢ５５４、ＩＥＡ５１９を参考にした。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、安価な電流電源により磁気軸受や磁気浮上に使用される２個の電磁石を駆動することが可能となり、産業上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回路構成を示す図である。
【図２】本発明による定電流電源の実施例を示す図である。
【図３】本発明による可変電流電源の実施例を示す図である。
【図４】本発明が適用される磁気軸受け装置の構成を示す図である。
【図５】従来装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１、２                        駆動コイル
３、４                        定電流電源
５                            可変電流電源
７                            回転軸
９                            制御増幅器
３１、４１                    可変電流電源
３２                          定電圧電源
３３、３４、３５、５１〜５７  抵抗器
３６、５８、５９              演算増幅器
３７、１０２                  ｐｎｐ型トランジスタ
６１、６２                    鉄心
８１                          加算器
８２                          減算器
９１                          制御増幅器入力端子
１０１                        ｎｐｎ型トランジスタ
【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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