可変周波数形スイッチングアンプを利用したセルフセンシング磁気軸受の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555097
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 水野 毅 埼玉大学, 工学部, 助教授 (20134645)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大田 眞士 セイコー精機(株), スピンドル部, 部長(研究職)
• Keywords: 磁気軸受 / 磁気浮上 / セルフセンシング

Research Abstract

(1)ブリッジ回路を利用した可変周波数形スイッチングアンプの試作を行った.試作したアンプは,単一電源方式でありながらコイルへかかる電圧を正負に切換えることができるフルブリッジ方式の両極性アンプである.そして,試作したヒステリシスアンプによって浮上用電磁石を励磁し,そのスイッチング周波数がギャップに比例して変化することを実験的に確認した.また,スイッチング周波数が供給電圧に比例して大きくなることや,単極性のアンプの場合に比べてバイアス電流による周波数の変化が小さいことも実験的に確認した.
(2)スイッチング信号から構成される変位信号の動特性評価を行った.購入したディジタル制御装置を利用して,可変周波数形スイッチングアンプのスイッチング信号に基づいて推定した変位信号の動特性を評価した.具体的には,ディジタル入力ポートから直接入力するスイッチング信号と,A/D変換を介して入力するセンシング専用の変位センサの信号とを比較して,振幅・位相特性などを測定し,動特性を評価した.
(3)ディジタル制御セルフセンシング磁気浮上を実現した.(1)で開発した可変周波数形スイッチ院具アンプを電磁石の励磁に用いた磁気浮上系において,そのスイッチング信号を直接フィードバックすることによって,セルフセンシング方式による磁気浮上を実現した.浮上実験では,一端を玉軸受けで支持したアームを浮上対象物とし,他端部にはアームを挟むように一対の電磁石を配置した1自由度モデルを用いた.また,コントローラとしては,購入するディジタル制御装置を利用した.

Research Products

• [Publications] 水野, 北原, 荒木: "変位センサレス磁気浮上機構を利用した搬送装置に関する研究(第1報)" 第9回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 413-414 (1997)
• [Publications] 水野, 北原, 荒木: "変位センサレス磁気浮上機構を利用した搬送装置に関する研究(第2報)" 日本機械学会機械力学・計測制御講演論文集. Vol.B. 575-576 (1997)
• [Publications] MIZUNO, ARAKI, NAMIKI: "Control System Design of Freguency-Feedback Magnetic Bearings" Proc.1997 ASME Design Engineering Technical Conference. VIB-3947. (1997)
• [Publications] MIZUNO, KITAHARA, ARAKI: "Application of Self-Sensing Magnetic Suspension to a Linear Carrier System" Pre.Proc.4th Int.Symp.Magnetic Suspension Technology. (1997)
• [Publications] 水野, 並木, 荒木: "ヒステリシスアンプを利用したセルフセンシング磁気浮上系のカウンタ方式ディジタル制御" 日本機械学会論文集(C編). 64-618. 523-529 (1998)