(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の長手方向両端にそれぞれ設置された検出コイルの出力信号に基づいて、回転子の変位から回転子を支承する軸受の軸方向の摩耗を監視すべくモータに配設されたモータの軸受摩耗監視装置において、
前記検出コイルからの出力信号のレベルをそれぞれ調整し得るレベル調整手段を設け、該レベル調整手段が増幅器を有し該増幅器の出力が比較手段によって比較され、前記検出コイルからの出力信号を同一レベルに設定することによって、軸方向ゼロ点を回転子と固定子の中心位置に対応させることを特徴とするモータの軸受摩耗監視装置。
【請求項２】
前記比較手段の出力によって前記軸受の軸方向の摩耗状態が指示計に指示されることを特徴とする請求項１記載のモータの軸受摩耗監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転子を支承する軸受の軸方向の摩耗を、回転子の変位により検出して監視する軸受摩耗監視装置に係わり、特に、監視装置における軸方向ゼロ点を回転子と固定子の軸方向の実際の中心位置に一致させ得るモータの軸受摩耗監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にキャンドモータはポンプ用モータとして、例えばプラントに使用されて高い信頼性が要求されているため、その回転子を支承する軸受の摩耗を外部から監視する装置が不可欠なものとなっている。従来、この種の軸受摩耗監視装置としては、例えば図８及び図９に示すものが知られている。
【０００３】
この軸受摩耗監視装置は、固定子５１の鉄心歯部の１８０度対向した位置において、各鉄心歯部の長手方向全周に亘って検出コイル５２ａ、５２ｂを取り付け、この検出コイル５２ａ、５２ｂの出力が差動となるように接続し、その出力を電圧計５３によって読み取り監視するようにしたものである。
【０００４】
そして、この軸受摩耗監視装置の場合、回転子５４の回転により検出コイル５２ａ、５２ｂに誘起する電圧は、電源周波数に同期した基本波電圧に回転子溝５４ａの影響による高調波電圧が重畳したものとなるが、１８０度間隔で設置された検出コイル５２ａ、５２ｂの出力が差動となるように結線されているため、電圧計５３には基本波電圧が消されて高調波電圧の瞬時値の差が検出電圧として表示される。したがって、軸受が摩耗し固定子５１と回転子５４との間隔ｄ１、ｄ２が変化すると、検出コイル５２ａ、５２ｂの高調波電圧が変化に対応した差動出力となり、これが電圧計５３に表示されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この軸受摩耗監視装置にあっては、軸受の半径方向（ラジアル方向）の摩耗状態は監視することができるものの、軸方向（スラスト方向）の摩耗を監視することができないという不都合があった。そこで当出願人は、軸受の半径方向の摩耗と軸方向の摩耗を共に検知し得る軸受摩耗監視装置を出願した（特願平８−２３６４８３号参照）。
【０００６】
この軸受摩耗監視装置は、固定子鉄心歯部の長手方向両端にそれぞれ１８０度間隔で対向する２個の半径方向検出用の検出コイルと２個の軸方向検出用の検出コイルをそれぞれ設置し（図３参照）、両端で対向する各検出コイルを差動出力結線したものである。
【０００７】
ところが、この軸受摩耗監視装置においては、軸方向の摩耗も検出できて精度良い軸受の摩耗を監視し得るものの、その後の実験により、軸受摩耗監視装置における軸方向のゼロ点調整ができないことが判明した。すなわち、固定子鉄心歯部の両端に設置した各検出コイルの出力電圧によって、回転子の変位を検出して軸方向の摩耗は検知できるが、検出コイルの出力電圧のセンタ（軸受摩耗監視装置のゼロ点で、以下マグネットセンタという）と、固定子と回転子の軸方向の機械的なセンタ（メカニカルセンタという）は、図７に示すように必ずしも一致していない。
【０００８】
なお、図７は、上記軸受摩耗監視装置を組み込んだ実際のキャンドモータについて測定したもので、横軸が軸方向の変化量（スラスト変化量）を縦軸が軸方向検出用の検出コイル（サーチコイル）の出力電圧を示している。そして、図７において実線が固定子鉄心歯部の一端に１８０度間隔で対向して設けられた検出コイル（図３の検出コイル２１ａ＋２１ｂに対応）からの出力電圧を、また点線が固定子鉄心歯部の他端に１８０度間隔で対向して設けられた検出コイル（図３の検出コイル２１ｃ＋２１ｄに対応）からの出力電圧を示し、二点鎖線がその出力電圧差を示している。
【０００９】
この図７からも明らかなように、固定子鉄心歯部の両端部の検出コイルの出力電圧が交差するマグネットセンタが、固定子もしくは回転子の製造時におけるズレによって、メカニカルセンタに対して例えばプラス方向にズレて一致していない場合がある。その結果、このズレによって軸受摩耗監視装置における検出精度が劣ることになり、軸受の摩耗状態を高精度に検出することが困難で、例えばキャンドモータのメンテナンス時期を逸する虞があるという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、軸受摩耗監視装置の軸方向のゼロ点を実際の回転子の中心位置に一致させて、軸受の摩耗を高精度に検出し得るモータの軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、固定子の長手方向両端にそれぞれ設置された検出コイルの出力信号に基づいて、回転子の変位から回転子を支承する軸受の軸方向の摩耗を監視すべくモータに配設されたモータの軸受摩耗監視装置において、前記検出コイルからの出力信号のレベルをそれぞれ調整し得るレベル調整手段を設け、該レベル調整手段が増幅器を有し該増幅器の出力が比較手段によって比較され、前記検出コイルからの出力信号を同一レベルに設定することによって、軸方向ゼロ点を回転子と固定子の中心位置に対応させることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、両端の検出コイルの出力信号が交差する軸受摩耗監視装置の軸方向ゼロ点は、各検出コイルの出力をレベル調整手段によってそれぞれ調整して同一レベルに設定することにより行われ、固定子と回転子のメカニカルセンタに一致させられる。これにより、軸受摩耗監視装置による軸受の軸方向の摩耗が高精度に検出される。また、固定子と回転子のメカニカルセンタを設定した後に、増幅器の例えば増幅度を可変抵抗器によって調整したり電圧を調整するだけで、各検出コイルの出力が同一レベルに設定され、マグネットセンタをメカニカルセンタに容易に一致させることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、比較手段の出力によって軸受の軸方向の摩耗状態が指示計に指示されることを特徴とする。このように構成することにより、比較手段の出力を例えば絶対値回路で処理して指示計に指示させれば、回転子の軸方向の変位を絶対値で捕らえることができて、指示計の構成が簡略化されると共に、指示計の指示によりモータのメンテナンス時期を容易に把握し得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は、本発明に係わるモータの軸受摩耗監視装置の一実施例を示し、図１がその軸受摩耗監視装置を使用したキャンドモータの概略内部構造図、図２が検出コイルの設置方法を示す説明図、図３がその設置位置を示す斜視図、図４が処理回路のブロック図、図５が処理回路の各部の電圧波形図、図６が軸方向の変位と検出コイルの出力電圧の特性図である。
【００１８】
図１において、キャンドモータ１は、ポンプ部２とモータ部３を有し、ポンプ部２とモータ部３とは、アダプタ４によりそれぞれ相互に互換性を持たせて接続されている。ポンプ部２は、インペラ５が設けられたポンプ室６内に連通する吸込管部７と吐出管部８を有し、インペラ５はモータ部３の回転子軸９の延長端部に取り付けられている。
【００１９】
一方、モータ部３は、固定子１０と回転子１１を有し、回転子１１の回転子軸９は前部側の軸受１２と後部側の軸受１３とにより支承されている。また、回転子１１の両端部には前部回転子室１４と後部回転子室１５が形成されている。
【００２０】
そして、後部回転子室１５内には、図示しない外部導管によりポンプ部２の吐出管部８から取扱液の一部が導入され、この取扱液により軸受１３の潤滑並びにモータ部３の冷却が行われる。また、アダプタ４には、前部回転子室１４とポンプ部２の低圧側とを連通する通液路が設けられ、この通液路が前部回転子室１４に連通することにより、取扱液で軸受１２の潤滑並びにモータ部３の冷却が行われる。
【００２１】
このようなキャンドモータ１において、回転子１１の軸方向外側で軸受１２、１３の端面１２ａ、１３ａと所定間隔で対向する位置には、スラストワッシャ１９ａ、１９ｂが取り付けられている。
【００２２】
また、キャンドモータ１のモータ部３の端部外周面には、軸受摩耗監視装置１８が立設状態で設置されている。この軸受摩耗監視装置１８は、端子箱１８ａとこの端子箱１８ａの上面開口部を閉塞する蓋体１８ｂとで構成され、端子箱１８ａ内には、モータ部３内部からの電線を外部や蓋体１８ｂ内の処理回路２５に中継する端子板２２等が設けられている。また、蓋体１８ｂ内には、後述する検出コイル２１ａ〜２１ｄの検出信号を処理する処理回路２５と、この処理回路２５の出力信号を指示する指示計２６等が設けられている。
【００２３】
上記検出コイル２１ａ〜２１ｄは、図２及び図３に示すように、固定子１０の長手方向の両端部に１８０度の間隔を有してそれぞれ対向配置され、この検出コイル２１ａ〜２１ｄの間には、１８０度の間隔を有して半径方向の変位を検出する検出コイル２０ａ〜２０ｄが配置されている。
【００２４】
また、検出コイル２１ａ〜２１ｄ（及び検出コイル２０ａ〜２０ｄ）は、図２に示すように、扁平なボビン２７に巻線を所定回数巻回することによって形成され、固定子１０の固定子鉄心歯部２８の端部に設けられた切欠溝２９部に取り付けられている。そして、検出コイル２１ａ〜２１ｄは、図４に示す処理回路２５に接続されている。
【００２５】
この処理回路２５は、例えば軸受摩耗監視装置１８の蓋体１８ｂ内に配置されたプリント基板上に形成され、検出コイル２１ａ、２１ｂ及び検出コイル２１ｃ、２１ｄの直列回路が接続されたダイオード等からなる整流回路３１ａ、３１ｂと、この整流回路３１ａ、３１ｂの出力側に接続された一対の増幅器３２ａ、３２ｂと、この増幅器３２ａ、３２ｂの出力側に接続された比較器３３と、この比較器３３の出力側に接続された絶対値回路３４等を有している。
【００２６】
増幅器３２ａ、３２ｂは、例えばオペアンプによって構成され、各増幅器３２ａ、３２ｂにそれぞれ設けられた図示しない可変抵抗器によって、その増幅度が調整され、この調整された出力電圧が比較器３３の一対の入力端子にそれぞれ入力される。
【００２７】
比較器３３は、例えば差動増幅回路によって構成され、増幅器３２ａ、３２ｂから入力される電圧差に対応した出力電圧を絶対値回路３４に出力する。絶対値回路３４は、比較器３３で比較された電圧差を全てプラスの電圧値に変換して指示計２６に出力して、電圧差に対応した指示をさせる。
【００２８】
図５は、回転子１１が軸方向に変位した場合の上記処理回路２５の各部の電圧波形の一例を示し、（ａ）が増幅器３２ａの出力電圧（Ｖａ）波形、（ｂ）が増幅器３２ｂの出力電圧（Ｖｂ）波形、（ｃ）が比較器３３の出力電圧（Ｖｃ）波形、（ｄ）が絶対値回路３４の出力電圧（Ｖｄ）波形を示している。この（ｄ）の出力電圧（Ｖｄ）波形が、例えば指示計２６に出力される。なお、図５の波形Ｖｉは、検出コイル２１ａ＋２１ｂの出力電圧を示している。
【００２９】
次に、上記処理回路２５によるゼロ点調整方法について説明する。先ず、軸受摩耗監視装置１８が設置され得るキャンドモータ１の、固定子１０に回転子１１を組み付ける。この組み付けは、回転子軸９に固定されているスラストワッシャ１９ａ、１９ｂと、このスラストワッシャ１９ａ、１９ｂに対向する軸受１２、１３の端面１２ａ、１３ａとを、同一の間隔（例えば１ｍｍ）に設定しつつ組み付けることによって行われ、この組付位置がメカニカルセンタとなる。
【００３０】
回転子１１と固定子１０が組み付けられたら、キャンドモータ１及び軸受摩耗監視装置１８に電源を供給して、キャンドモータ１を作動させると共に処理回路２５を動作可能な状態とする。そして、メカニカルセンタにおいて、上記増幅器３２ａ、３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂを測定し、例えば増幅器３２ａの出力電圧Ｖａが増幅器３２ｂに対して高い場合は、増幅器３２ａの可変抵抗器を調整して出力電圧Ｖａを下げるか、あるいは増幅器３２ｂの可変抵抗器を調整して増幅器３２ｂの出力電圧Ｖｂを上げ、増幅器３２ａ、３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂを一致させる。
【００３１】
そして、この両出力電圧Ｖａ、Ｖｂが一致した点を軸受摩耗監視装置１８の軸方向のゼロ点とし、例えば可変抵抗器をロックする。これにより、軸受摩耗監視装置１８の軸方向のゼロ点が固定子１０と回転子１１の実際のセンタ（メカニカルセンタ）と一致する。このようにして調整した、軸受摩耗監視装置１８における検出コイル２１ａ〜２１ｄの出力電圧特性を図６に示す。この図６からも明らかなように、メカニカルセンタとマグネットセンタを一致させることができて、以後の軸受１２、１３の軸方向の摩耗が高精度に検出される。
【００３２】
このように上記実施例のゼロ点調整方法によれば、処理回路２５の増幅器３２ａ、３２ｂの増幅度を調整することにより、検出コイル２１ａ〜２１ｄの出力電圧を一致させてゼロ点とすることができるため、メカニカルセンタとマグネットセンタがズレた状態のまま軸受１２、１３の摩耗を検出することがなくなり、キャンドモータ１の使用による軸受１２、１３の軸方向の摩耗を回転子１１の変位として高精度に検出することができる。その結果、キャンドモータ１の軸受摩耗によるメンテナンス時期をより的確に見極めることができ、特に、軸封部がなく外部から軸振れ（摩耗状態）が観察できないキャンドモータ１において大きな効果が期待できる。
【００３３】
また、軸受摩耗監視装置１８が検出コイル２１ａ〜２１ｄ及び検出コイル２０ａ〜２０ｄの検出信号により、軸方向の摩耗と半径方向の摩耗を同時に検出することができるため、従来のように半径方向の摩耗のみを検出する場合に比較して、指向性のない軸受１２、１３の摩耗を検出することができる。さらに、増幅器３２ａ、３２ｂのレベル調整も可変抵抗器の回転調整によって行うことができるため、ゼロ点調整作業を容易に行うことが可能になる。
【００３４】
またさらに、処理回路２５に、可変抵抗器によって増幅度が調整され得る例えばオペアンプ等の部品を使用することができて、処理回路２５を複雑化させることがなくなると共に、比較器３３の出力を絶対値回路３４によって全てプラス電圧にして出力するため、指示計２６の構成を簡略化し得る等、軸受摩耗監視装置１８を安価に構成することができる。
【００３５】
なお、上記実施例においては、増幅器３２ａ、３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂを差動増幅回路からなる比較器３３で比較したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、差動増幅回路の代わりに、例えば単なる比較器を使用したり、減算回路と加算回路をミックスした比較回路を使用することもできる。また、上記実施例においては、増幅器３２ａ、３２ｂの増幅度を調整することにより検出コイル２１ａ〜２１ｄの出力電圧を一致させてゼロ点としてが、例えば増幅器３２ａ、３２ｂの増幅度は一定で、調整電圧により増幅器３２ａ、３２ｂの出力電圧を平行移動させて一致させるようにしても良い。
【００３６】
また、上記実施例においては、増幅器３２ａ、３２ｂの前段に整流回路３１ａ、３１ｂを設ける場合について説明したが、この整流回路３１ａ、３１ｂは必ずしも必要ではなく省略することもできる。さらに、上記実施例においては、軸受摩耗監視装置をキャンドモータ１に使用した場合について説明したが、他の一般的な誘導モータで軸受の摩耗状態を精度良く監視する必要がある各種モータに使用することもできる。また、上記実施例におけるキャンドモータ１の具体的構成等は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、マグネットセンタとしての軸受摩耗監視装置のゼロ点を、固定子と回転子の軸方向の中心位置（メカニカルセンタ）に容易に一致させることができて、モータの軸受の軸方向の摩耗を高精度に検出することができ、そのメンテナンス時期を的確に見極めることができる。また、増幅器の例えば増幅度を可変抵抗器で調整すること等により、各検出コイルの出力を同一レベルに設定できて、ゼロ点の調整作業を容易に行うことができる。
【００３９】
また、請求項２記載の発明によれば、軸方向の摩耗を比較手段の出力により指示計に指示させることができて、例えば比較手段の出力を絶対値処理することにより指示計の構成が簡略化されると共に、指示計の指示でモータのメンテナンス時期を容易に把握することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる軸方向ゼロ点調整装置を使用したキャンドモータの概略内部構造図
【図２】同その検出コイルの設置方法を示す斜視図
【図３】同検出コイルの設置位置を示す説明図
【図４】同処理回路のブロック図
【図５】同処理回路の各部の電圧波形図
【図６】同ゼロ点を調整した後のスラスト変化量に対する検出コイルの出力電圧の特性図
【図７】同ゼロ点の調整前のスラスト変化量に対する検出コイルの出力電圧の特性図
【図８】従来の軸受摩耗監視装置の固定子への検出コイルの設置を示す説明図
【図９】同その検出回路の説明図
【符号の説明】
１  キャンドモータ
２  ポンプ部
３  モータ部
９  回転子軸
１０  固定子
１１  回転子
１２  軸受
１２ａ  端面
１３  軸受
１３ａ  端面
１８  軸受摩耗監視装置
１９ａ、１９ｂ  スラストワッシャ
２０ａ〜２０ｄ  検出コイル
２１ａ〜２１ｄ  検出コイル
２５  処理回路
２６  指示計
３１ａ、３１ｂ  整流回路
３２ａ、３２ｂ  増幅器
３３  比較器
３４  絶対値回路
【図１】
0003637553.tif 000002
【図２】
0003637553.tif 000003
【図３】
0003637553.tif 000004
【図４】
0003637553.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003637553.tif 000007
【図７】
0003637553.tif 000008
【図８】
0003637553.tif 000009
【図９】
0003637553.tif 000010