(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及びロータを備えた複数のモータと、前記モータを固定回転数で駆動する電源と、前記モータを回転数可変に駆動するインバータと、前記モータへの駆動出力源として前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替える切替手段と、前記複数のモータの内前記切替手段の切り替えにより固定回転数で駆動されているモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化を検出する回転運動変化検出手段と、前記回転運動変化検出手段により検出された前記回転運動の変化を表示する回転運動変化表示手段とを有してなることを特徴とする軸受摩耗監視装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の回転運動変化検出手段が、前記ステータの歯部に倦回され、前記モータの回転軸の偏心を電気的に検出可能なサーチコイルである前記請求項１に記載の軸受摩耗監視装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載のサーチコイルは、モータにおける回転軸を中心にして１８０度の回転対称の位置関係にある２個の歯部又は１２０度の回転対称の位置関係にある３個の歯部に倦回された２個又は３個の歯部コイルを有し、前記２個又は３個の歯部コイルが直列に接続されてなる前記請求項２に記載の軸受摩耗監視装置。
【請求項４】
前記請求項１に記載の回転運動変化検出手段が、静止した部材に設けられ、かつ前記モータにおけるロータ又はこのロータを貫通する回転軸に相対向する位置に設けられ、前記回転軸の偏心により変化する静電容量を検出可能な静電容量型センサーである前記請求項１に記載の軸受摩耗監視装置。
【請求項５】
前記請求項１に記載の回転運動変化検出手段が、前記モータにおける回転軸に設けられた永久磁石及び前記ステータに設けられた磁束密度検出センサーである前記請求項１に記載の軸受摩耗監視装置。
【請求項６】
前記請求項１に記載の回転運動変化検出手段が、前記モータにおける回転軸の偏心により生じる振動を検出する加速度センサーである前記請求項１に記載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、軸受摩耗監視装置に関し、更に詳しくは、インバータ制御によって駆動されるモータの回転軸における回転数の変化による影響を受けることなく、軸受の摩耗量を監視することができる軸受摩耗監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、モータにおける回転軸の軸受が摩耗すると、前記回転軸が異常振動、衝撃振動および高周波振動等に起因する偏心運動を起こすので、この偏心運動を利用して前記軸受の摩耗を検知する方法がある。
【０００３】
例えば、前記回転軸が偏心運動を起こした場合に、前記回転軸近傍の所定の位置に設けられた破裂板が破裂することによって前記軸受の摩耗を知らせる方法、すなわち前記軸受の摩耗を機械的接触により検知する方法、及び、前記回転軸の回転運動の変化の大きさを電気値に変換して検出し、その電気値と、所定時間経過後において前記回転軸が偏心運動を起こした場合に検出される電気値とを比較することによって前記軸受の摩耗を監視する方法、すなわち前記軸受の摩耗を、回転軸に生じる回転運動の変化を検出した電気値の変化により、検知する方法等を挙げることができる。
【０００４】
前記軸受の摩耗を前記機械的接触により検知する方法においては、前記破裂板が破裂して前記軸受の摩耗を知らせるので、前記回転軸の回転数すなわち回転速度に関係なく前記軸受の摩耗を検知することができる。
【０００５】
しかしながら、前記軸受の摩耗を機械的接触により検知する方法においては、前記軸受の寿命を予測すること、すなわち前記破裂板が破裂するまでの間、前記軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができない。換言すると、作業者は、前記破裂板が破裂して初めて前記回転軸が所定の偏心運動を起こしたことを認識することができるが、前記破裂板の破裂を予測することができないので、前記破裂板が破裂した場合に破裂した破裂板及び摩耗した軸受の交換作業によって、前記モータにおける正規の運転スケジュールが遅れてしまう等の問題がある。
【０００６】
一方、回転軸に生じる回転運動の変化を検出する電気値の変化により、前記軸受の摩耗を検知する方法においては、前記モータへの駆動出力源が前記モータを固定回転数で駆動する電源である場合、すなわち前記回転軸の回転数が一定である場合には、前記回転軸に生じる回転運動の変化を電気値として検出することができるので、前記軸受の寿命を予測すること、すなわち前記軸受の摩耗量が所定の摩耗量に到達するまでの間、前記軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができる。
【０００７】
例えば、前記軸受に摩耗劣化が生じると、高周波の振動が発生する。前記高周波の振動における周波数は前記軸受各部における固有振動数であり、前記固有振動数を検出して得られる振動波形が正常な振動波形から特徴的振動波形に変化することにより、前記軸受の摩耗劣化を検知することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記軸受の摩耗を、回転軸に生じる回転運動の変化を検出した電気値の変化により、検知する方法において、前記モータへの駆動出力源がインバータである場合には、前記インバータの制御によって前記モータにおける前記回転軸の回転数が変化するので、前記電気値が、異常振動、衝撃振動および高周波振動等に起因して前記回転軸に生じる回転運動の変化のみならず、前記インバータの制御による回転数の変化に起因して前記回転軸に生じる回転運動の変化をも検出した値になってしまうので、前記軸受の摩耗量が所定の摩耗量に到達するまでの間、前記軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができない。
【０００９】
前記電気値は、前記モータの駆動によって生じる回転軸の回転数すなわち回転速度、振動、偏心等を総合した回転運動の変化の大きさが、電磁誘導起電力、熱起電力等の起電力、パルスの周波数、パルスの幅すなわち継続時間等の電気的な量に変換された値である。
【００１０】
よって、前記インバータの制御により前記回転数が変化する場合においても、前記回転数の変化による影響を受けることなく、前記回転軸に生じる回転運動の変化を検出することができるのであれば、前記回転運動の変化を検出した電気値を監視することにより前記モータにおける軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができ、前記モータにおける軸受の寿命を予測することができ、前記モータにおける軸受の摩耗を監視することができる。
【００１１】
本発明の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータの軸受の摩耗を監視することができ、モータの軸受の寿命を予測することができ、モータの軸受の摩耗量を段階的に又は連続的に検出することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおけるステータの歯部に巻き付けられたサーチコイルによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおける回転体の一部に相対向し、かつ固定された位置に設けられた静電容量型変位センサーによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおける回転体の一部に設けられた永久磁石及びモータにおけるステータに設けられた磁束密度検出センサーによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、前記磁束密度検出センサーとして、磁束密度の変化を測定するセンサー、特に電磁誘導起電力を検出するコイルを採用して、軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、インバータの制御によりモータにおける回転軸の回転数が変化する場合においても、モータにおける回転体の回転加速度を回転体の振動として間接的に検出する加速度センサーによって軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、複数のモータを、１台のインバータの制御により並列運転させ、かつ各モータの軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、複数のモータを、前記複数のモータよりも少ない台数のインバータの制御により並列運転させ、かつ各モータの軸受の摩耗を監視することができる軸受摩耗監視装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、ステータ及びロータを備えた複数のモータと、前記モータを固定回転数で駆動する電源と、前記モータを回転数可変に駆動するインバータと、前記モータへの駆動出力源として前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替える切替手段と、前記複数のモータの内前記切替手段の切り替えにより固定回転数で駆動されているモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化を検出する回転運動変化検出手段と、前記回転運動変化検出手段により検出された前記回転運動の変化を表示する回転運動変化表示手段とを有してなることを特徴とする軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段における回転運動変化検出手段が、前記ステータの歯部に倦回され、前記モータの回転軸の偏心を電気的に検出可能なサーチコイルである軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段におけるサーチコイルは、モータにおける回転軸を中心にして１８０度の回転対称の位置関係にある２個の歯部又は１２０度の回転対称の位置関係にある３個の歯部に倦回された２個又は３個の歯部コイルを有し、前記２個又は３個の歯部コイルが直列に接続されてなる軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段における回転運動変化検出手段が、静止した部材に設けられ、かつ前記モータにおけるロータ又はこのロータを貫通する回転軸に相対向する位置に設けられ、前記回転軸の偏心により変化する静電容量を検出可能な静電容量型センサーである軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段における回転運動変化検出手段が、前記モータにおける回転軸に設けられた永久磁石及び前記ステータに設けられた磁束密度検出センサーである軸受摩耗監視装置であり、
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段における回転運動変化検出手段が、前記モータにおける回転軸の偏心により生じる振動を検出する加速度センサーである軸受摩耗監視装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（一般的説明）
本発明における軸受摩耗監視装置は、ステータ及びロータを備えた複数のモータと、電源と、インバータと、切替手段と、回転運動変化検出手段と、回転運動変化表示手段とを有する。
【００２１】
前記モータは、回転体として例えばロータ及び前記ロータに結合された回転軸と、前記回転体の近傍の固定された位置に例えば複数の歯部を備えたステータと、前記回転軸を受ける軸受とを有する。
【００２２】
前記モータにつき、低出力から高出力までの広い出力範囲における駆動を必要とする分野、例えば少ない吐出流量から大量ないし多量の吐出流量までの広い吐出流量範囲におけるポンプの運転を実現しなければならない分野では、複数台のポンプが必要であることもあり、そのような場合には、複数の前記モータを採用してこれらをポンプの駆動源とすることになる。また、前記複数のモータとしては、使用する種々の目的に応じて多種多様の出力性能及び出力範囲を有する前記モータを組み合わせることができる。
【００２３】
前記電源としては、前記モータを固定回転数で駆動することができるように前記モータに電力を出力する駆動出力源、例えば周波数５０〜６０Ｈｚの交流電源（以下、「ＡＣ  ５０／６０」と示す場合がある。）を挙げることができる。
【００２４】
前記インバータとしては、例えば前記モータを回転数可変に駆動するように前記電源から出力された電力の周波数変換を行なう装置を挙げることができ、前記モータを回転数可変に駆動する機能を有する装置であれば特に限定されない。
【００２５】
前記切替手段としては、例えば前記モータへの駆動出力源を前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替えるスイッチを挙げることができる。
【００２６】
前記回転運動変化検出手段は、固定回転数で駆動されるモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化を検出する機能を有する。
【００２７】
前記回転運動変化検出手段としては、固定回転数で駆動されるモータにおける回転軸に生じる回転運動の変化の大きさを電気値に変換して前記電気値を検出する検出器、例えば検出コイル、変位センサー、磁束密度センサー、加速度センサー、熱電対、サーミスタ等を挙げることができる。
【００２８】
前記回転運動変化検出手段は、速度、振動、温度、力、光、変位、流量、比誘電率、圧力等の工業量を電気値に変換する機能を有し、その変換方法としては従来の工業計測技術を採用することができる。
【００２９】
前記変換方法としては、例えば電磁誘導起電力変換法、熱起電力変換法、圧電現象を利用する変換法、光電現象を利用する変換法、電気化学的起電力変換法、パルス変換法、位相法、時限法、光電管を用いる方法、磁気ひずみ現象を利用する方法、さぐりコイルを利用する方法等を挙げることができる。
【００３０】
本発明における前記変換方法としては、磁束密度の変化を測定する電磁誘導起電力変換法、振動エネルギーを測定する方法、熱エネルギーを測定する熱起電力変換法等が好ましい。
前記回転運動変化表示手段は、前記モータが固定回転数で駆動している場合において、前記モータの駆動によって駆動する回転軸に生じ、前記回転運動変化検出手段により検出された回転運動の変化を電気値として表示する機能を有する。
【００３１】
前記回転運動変化表示手段は、前記回転運動変化検出手段により得られた電気値を所定時間表示し続ける機能、所定時間経過後に前記電気値の表示を新たに検出された電気値の表示に更新する機能、前記電気値と所定時間経過後に新たに検出された電気値とを比較する機能、前記電気値を検出する毎に前記電気値を記憶する機能、記憶した前記電気値を再度表示する機能、前記電気値を検出する毎に記憶した複数の電気値の内任意の２つの電気値を比較する機能、前記電気値を検出する毎に記憶した複数の電気値の内最初に記憶した電気値と新たに検出された電気値とを比較する機能、前記電気値を検出する毎に記憶した複数の電気値の内最後に記憶した電気値と新たに検出された電気値とを比較する機能等を有するのが好ましい。
【００３２】
本発明では、前記モータが固定回転数で駆動している場合に前記回転運動変化検出手段により電気値が検出された後、所定時間が経過するまでの間前記モータを引き続き固定回転数で駆動させることができるので、前記回転運動変化表示手段においては、前記回転運動変化検出手段により電気値を検出する毎にリアルタイムに表示を更新し続けることができる。
【００３３】
また、前記モータが固定回転数で駆動している場合に前記回転運動変化検出手段により電気値が検出された後、所定時間内であれば前記モータを回転数可変に駆動させることもできるが、前記モータを回転数可変に駆動する間は前記回転運動変化表示手段における表示は更新されない。所定時間経過後に前記モータを再度固定回転数で駆動させて所定時間経過後の電気値を検出する場合には、前記回転運動変化検出手段により電気値を検出する毎にリアルタイムに表示を更新し続けることができる。
前記固定回転数とは、一定の回転数であり、商用電源例えば周波数５０〜６０Ｈｚの交流電源によって前記回転数を一定にすることができる。尚、前記電源の出力を可変することにより、前記固定回転数を所望の回転数に維持することができる。
【００３４】
前記回転運動変化表示手段としては、例えば、固定回転数で駆動している前記モータにおける回転軸に生じる回転運動の変化の大きさを前記回転運動変化検出手段により検出して得られる電気値、及び、前記電気値に各種変換処理を施して出力される変換加工データを表示するモニタ装置を挙げることができる。
【００３５】
前記モニタ装置は、前記電気値を検出データとして表示する表示画面を備えた表示部を有するのが好ましい。
【００３６】
前記モニタ装置は、前記電気値を表示するだけでなく、前記電気値と所定時間経過後に再度検出される前記電気値とを比較することができるように、前記電気値をデータとして記憶する記憶機能と記憶した前記データを読み出す読出機能とを有することが好ましい。
【００３７】
前記記憶機能は、例えば前記モニタ装置にメモリー部を設けることにより実現される。
【００３８】
前記読出機能は、例えば前記モニタ装置にＣＰＵを設けることにより実現される。
【００３９】
また、前記モニタ装置においては、前記記憶機能に記憶した前記データと所定時間経過後に再度検出される前記電気値との差異を表示する等のデータ処理機能を有することが好ましい。
【００４０】
前記データ処理機能は、例えば前記モニタ装置にデータ処理部を設けることにより実現される。
【００４１】
前記データ処理部は、前記データを演算処理することによって、前記軸受の摩耗の度合い、摩耗速度、軸受の交換時期の予測等を算出する機能を有することが好ましい。
【００４２】
前記データ処理機能を有することによって、前記軸受の摩耗量を正確にかつ容易に監視することができる。
【００４３】
前記データ比較機能によって前記モニタ装置に表示された、前記記憶機能に記憶した前記データと所定時間経過後に再度検出される前記電気値との差異が小さい場合においては、前記軸受の摩耗は小さいと判断することができ、前記差異が大きい場合においては、前記軸受の摩耗が大きいと判断することができる。
【００４４】
以上のような構成を有する本発明の軸受摩耗監視装置は、前記複数のモータへの駆動出力源を前記電源及び前記インバータのいずれかに切り替えて、前記各モータの前記回転軸における回転数を、固定回転数での駆動と回転数可変での駆動とに並列運転することによって、固定回転数で駆動する前記モータにおける前記回転軸に生じる回転運動の変化の大きさを前記電気値に変換して検出することができ、前記電気値と所定時間経過後に再度検出される前記電気値とを比較することで前記軸受の寿命を予測することができ、前記軸受の摩耗量を所定時間毎段階的に又は連続的に検出することができ、前記軸受の摩耗量を監視することができる。
【００４５】
（具体的説明）
−その１−
以下、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例について図面を参照しながら詳述する。
【００４６】
本発明の軸受摩耗監視装置を、水道の給水用キャンドモータポンプにおけるキャンドモータの軸受摩耗監視装置に採用する場合について説明する。
【００４７】
図１、図２及び図３に示すように、本発明の軸受摩耗監視装置は第１給水ポンプＡにおける第１モータ１と、第２給水ポンプＢ（図示せず）における第２モータ２と、周波数５０〜６０の交流電源３と、インバータ４と、回路５Ａに設けられたスイッチ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄと、前記第１モータ１に設けられたサーチコイル６ａと、前記第２モータ２に設けられたサーチコイル６ｂ（図示せず）と、モニタ装置７とを有する。
【００４８】
例えばある部所の一日における水使用量をグラフにすると、図４に示されるようになる。図４に示されるように、夜間の水使用料は少なく、一方昼間の水使用量は多い。しかも昼間においても、朝８時〜１０時頃と、夕方の６時〜８時頃との時間帯では、多量の水を使用することが分かる。
【００４９】
そこで、前記第１給水ポンプＡ及び第２給水ポンプＢを用いて前記のある部所に水を供給する場合においては、図４に示すように、前記第１給水ポンプＡ及び第２給水ポンプＢの吐出流量は、一日の時間帯によって大幅に増減させなければならないので、前記第１給水ポンプＡ及び第２給水ポンプＢにおける前記第１モータ１及び前記第２モータ２の運転及び回転数を制御して前記吐出流量を調節する。
【００５０】
前記吐出流量が１台の給水用キャンドモータポンプにおける最大吐出流量を越えない場合には、前記第１給水ポンプＡ及び第２給水ポンプＢのいずれか１台の運転を停止して、残る１台はその回転数をインバータ４によって回転数制御して運転する。
【００５１】
また、前記吐出流量が１台の給水用キャンドモータポンプにおける最大吐出流量を越える場合には、前記第１給水ポンプＡ及び第２給水ポンプＢの２台の給水用キャンドモータポンプを並列運転する。この場合、１台はその回転数をインバータ４によって回転数制御して運転し、残る１台はその回転数を固定して運転する。
【００５２】
前記最大吐出流量は給水用キャンドモータポンプの能力、経済性、衛生面を考慮して予め設定することができ、この実施例においては１４０［ｌ／ｍｉｎ］に設定してなる。
【００５３】
前記サーチコイル６ａは、前記第１モータ１のステータ８ａにおいて相対向する対向極に位置する２個の歯部８ｃ及び８ｄに設けられる。
【００５４】
一方、前記サーチコイル６ｂは、前記第２モータ２のステータ８ｂ（図示せず）において相対向する対向極に位置する歯部（図示せず）に設けられる。
【００５５】
この実施例において前記サーチコイル６ａは、各々空間角にしてほぼ１８０度隔てて対称の位置にある前記２個の歯部８ｃ及び８ｄに倦回された２個の歯部コイル６ｃ及び６ｄを有し、前記２個の歯部コイル６ｃ及び６ｄは直列に接続されてなる。
また、前記サーチコイル６ｂは、各々空間角にしてほぼ１８０度隔てて対称の位置にある２個の歯部（図示せず）に倦回された２個の歯部コイル（図示せず）を有し、前記２個の歯部コイルは直列に接続されてなる。
【００５６】
前記サーチコイル６ａによって、前記第１モータ１における回転体であるロータ９ａ及び回転軸１０ａに生じる回転運動の変化が起電力に変換されて、前記起電力が検出される。前記起電力は検出データとして前記モニタ装置７に表示される。
【００５７】
一方、前記サーチコイル６ｂによって、前記第２モータ２における回転体であるロータ９ｂ（図示せず）及び回転軸１０ｂ（図示せず）に生じる回転運動の変化が起電力に変換されて、前記起電力が検出される。前記起電力は検出データとして前記モニタ装置７に表示される。
【００５８】
前記回路５Ａに設けられたスイッチ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄは、前記第１モータ１及び第２モータ２への駆動出力源が、前記インバータ４及び出力停止、前記交流電源３及び前記インバータ４、出力停止及び前記インバータ４、前記インバータ４及び前記交流電源３のいずれかの組み合わせになるように前記回路５Ａを切り替える。
【００５９】
前記駆動出力源の組み合わせは、図示しない運転モード選択手段に運転モードとして記憶することができ、前記運転モード選択手段を動作することによって、前記運転モードの選択及び前記回路５Ａの切り替えを円滑に行なうことができる。
【００６０】
前記運転モード選択手段は、前記回路５Ａを、各運転モードにおいて使用する回路に合わせるように前記スイッチ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄを動作させる機能を有する。
【００６１】
尚、この実施例における運転モードと、各運転モードにおける前記第１モータ１及び第２モータ２への駆動出力源と、各運転モードにおいて使用するスイッチは、表１に示す通りである。
【００６２】
【表１】
0003605486.tif 000002
【００６３】
前記運転モードＩは、図４の０〜８時及び２０〜２４時における前記第１モータ１の運転状態を示す。
【００６４】
前記運転モードＩは、前記スイッチ５ａによって回路５Ａを接続し、前記第２モータ２の運転を停止して、前記第１モータ１の回転数をインバータ４によって可変に制御して運転する。
【００６５】
前記運転モードＩ＋ＩＩは、図４の８〜１１時における前記第１モータ１及び前記第２モータ２の運転状態を示す。
【００６６】
前記運転モードＩ＋ＩＩは、前記スイッチ５ｂ及び５ｃによって回路５Ａを接続し、前記第１モータ１及び前記第２モータ２を並列運転して、前記第１モータ１の回転数を前記交流電源３によって固定回転数で運転し、前記第２モータ２の回転数をインバータ４によって可変に制御して運転する。
【００６７】
前記運転モードＩＩは、図４の１１〜１８時における前記第２モータ２の運転状態を示す。
【００６８】
前記運転モードＩＩは、前記スイッチ５ｂによって回路５Ａを接続し、前記第１モータ１の運転を停止して、前記第２モータ２の回転数をインバータ４によって可変に制御して運転する。
【００６９】
前記運転モードＩＩ＋Ｉは、図４の１８〜２０時における前記第１モータ１及び前記第２モータ２の運転状態を示す。
【００７０】
前記運転モードＩＩ＋Ｉは、前記スイッチ５ａ及び５ｄによって回路５Ａを接続し、前記第１モータ１及び前記第２モータ２を並列運転して、前記第２モータ２の回転数を前記交流電源３によって固定回転数で運転し、前記第１モータ１の回転数をインバータ４によって可変に制御して運転する。
【００７１】
前記運転モードＩ、Ｉ＋ＩＩ、ＩＩ及びＩＩ＋Ｉにおいては、前記インバータ４によって第１モータ１の回転数、第２モータ２の回転数、第２モータ２の回転数及び第１モータ１の回転数を各々制御することができるので、前記吐出流量を時間帯によって増減する水使用量に応じた最適流量に調節することができる。
【００７２】
更に前記運転モードＩ＋ＩＩ及びＩＩ＋Ｉにおいては、前記交流電源３によって第１モータ１の回転数及び第２モータ２の回転数を固定回転数で運転することができるので、軸受１１ａ及び軸受１１ｂ（図示せず）が摩耗した場合に生じる前記第１モータ１及び第２モータ２におけるロータ９ａ及び９ｂの回転速度、振動、偏心等を総合した回転運動の変化の大きさが各々起電力に変換されて、前記起電力が検出される。前記起電力は各々検出データとして前記モニタ装置７に表示される。
【００７３】
前記０〜８時の運転モードＩにおいて、前記モニタ装置７における第１〜４表示窓を備えた表示画面（図示せず）には新たに検出された検出データの表示はない。
【００７４】
前記８〜１１時の運転モードＩ＋ＩＩにおいて、前記第１モータ１における前記ロータ９ａと前記回転軸１０ａとの回転運動の変化の大きさは前記起電力に変換されて、前記表示画面の第１表示窓（図示せず）に検出データとして表示される。
【００７５】
前記１１〜１８時の運転モードＩＩにおいては、前記第１表示窓の検出データが継続して表示される。
【００７６】
前記１８〜２０時の運転モードＩＩ＋Ｉにおいて、前記第２モータ２における前記ロータ９ｂと前記回転軸１０ｂとの回転運動の変化の大きさは前記起電力に変換されて、前記表示画面の第２表示窓（図示せず）に検出データとして表示され、かつ前記第１表示窓の検出データが継続して表示される。
【００７７】
前記２０〜２４時の運転モードＩにおいては、前記第１表示窓及び第２表示窓の検出データが継続して表示される。
【００７８】
さらに、翌日の０〜８時の運転モードＩにおいては、前記第１表示窓及び第２表示窓の検出データが継続して表示される。
【００７９】
翌日の８〜１１時の運転モードＩ＋ＩＩにおいて、前記第１モータ１における前記ロータ９ａと前記回転軸１０ａとの回転運動の変化の大きさは再度起電力に変換されて、前記表示画面の第３表示窓（図示せず）に検出データとして表示され、かつ前記第１表示窓及び第２表示窓の検出データが継続して表示される。
【００８０】
翌日の１１〜１８時の運転モードＩＩにおいては、前記第１表示窓、第２表示窓及び第３表示窓の検出データが継続して表示される。
【００８１】
翌日の１８〜２０時の運転モードＩＩ＋Ｉにおいて、前記第２モータ２における前記ロータ９ｂと前記回転軸１０ｂとの回転運動の変化の大きさは再度起電力に変換されて、前記表示画面の第４表示窓（図示せず）に検出データとして表示され、かつ前記第１表示窓、第２表示窓及び第３表示窓の検出データが継続して表示される。
【００８２】
前記第１表示窓に表示された検出データと前記第３表示窓に表示された検出データとを比較することによって、前記ロータ９ａに生じる回転運動の変化を２４時間を挟んだ前後に検出した検出データを高精度に、かつ容易に比較することができ、前記軸受１１ａの摩耗によって生じる前記回転運動の変化を監視することができる。
【００８３】
また、前記第２表示窓に表示された検出データと前記第４表示窓に表示された検出データとを比較することによって、前記ロータ９ｂに生じる回転運動の変化を２４時間を挟んだ前後に検出した検出データを高精度に、かつ容易に比較することができ、前記軸受１１ｂの摩耗によって生じる前記回転運動の変化を監視することができる。
【００８４】
前記モニタ装置７は、前記検出データを記憶するメモリー部（図示せず）と、前記検出データを読み出すＣＰＵ（図示せず）と、前記検出データを演算処理するデータ処理部（図示せず）と、前記データ処理部で処理された処理データ及び前記検出データを表示画面（図示せず）たとえばＣＲＴ画面に表示する表示部（図示せず）と、警告表示部（図示せず）たとえば警告ランプと、スピーカ（図示せず）とを有してなる。
【００８５】
前記表示部は、表示画面に前記軸受１１ａの摩耗によって生じる前記回転運動の変化を検出して得られた前記検出データをリアルタイムにリアルタイム表示窓に表示すること、表示画面に前記検出データを演算処理して得られた処理データを処理データ表示窓に表示すること、表示画面に所定時間を挟んだ前後に検出した２点の前記処理データを演算処理して得られた速度データを摩耗速度表示窓に表示すること、表示画面に前記速度データを演算処理して得られた時間データを残り時間表示窓に表示することの少なくともいずれか、あるいはすべてを実行することができるように形成される。
【００８６】
前記データ処理部には、例えば摩耗していない新品の軸受を取り付けた時に得られた初期検出値と、前記軸受の限界摩耗値とを予め設定することができる。
【００８７】
前記初期検出値は、すでに摩耗を生じた軸受を使用して前記回転運動の変化を検出した時に得られた検出値であってもよい。
【００８８】
前記データ処理部は、例えば前記初期検出値を０％、前記限界摩耗値を１００％と認識し、前記検出データを百分率に演算処理して百分率処理データ値を得、前記百分率処理データ値を前記表示部における前記処理データ表示窓に表示することができる。
【００８９】
前記初期検出値として、すでに摩耗を生じた軸受を使用して前記回転運動の変化を検出した時に得られた検出値を設定した場合には、前記データ処理部は前記初期検出値を０％に限らず、すでに前記軸受生じた摩耗に対応した適宜の百分率に認識することもできる。
前記表示部における前記第１〜４表示窓は、第１〜４リアルタイム表示窓（図示せず）、第１〜４処理データ表示窓（図示せず）、第１〜４摩耗速度表示窓（図示せず）及び第１〜４残り時間表示窓（図示せず）を有してなる。
【００９０】
前記データ処理部は、例えば前記第１処理データ表示窓及び前記第３処理データ表示窓に表示された２点の処理データ値を演算処理して速度データ値を得、前記速度データ値を第３摩耗速度表示窓に表示する。
【００９１】
前記データ処理部は、例えば、前記第３摩耗速度表示窓に表示された速度データ値と前記初期検出値と前記限界摩耗値とを演算処理して時間データ値を得、前記時間データ値を第３残り時間表示窓に表示する。
【００９２】
監視作業者は、例えば、前記第３処理データ表示窓に表示された百分率処理データ値から、前記初期検出値に対する前記軸受１１ａの摩耗割合を容易に判断することができる。
【００９３】
また、監視作業者は、例えば、前記第３摩耗速度表示窓に表示された速度データ値から、前記軸受１１ａの摩耗速度を容易に監視することができる。
【００９４】
さらに、監視作業者は、例えば、前記第３残り時間表示窓に表示された時間データ値から、前記軸受１１ａの交換までの残り時間を容易に把握することができる。
【００９５】
さらに、前記データ処理部には、前記摩耗割合が所定の百分率データ値に達した時もしくは前記残り時間が所定時間よりも短くなった時に、前記警告表示部に警告が表示されるように予め警告発信値を設定することもできる。
【００９６】
前記データ処理部は、前記摩耗割合もしくは前記残り時間が前記警告発信値に達した時には、前記警告表示部及び前記スピーカに警告信号を発信するので、前記警告表示部には警告表示のサイン、たとえば警告ランプの点灯が示され、前記スピーカからは警告音が発せられる。
【００９７】
なお、この実施例１においては、前記第１モ−タ１及び第２モ−タ２が本願発明における複数のモ−タに相当し、前記サ−チコイル６ａ、６ｂが本願発明における回転運動変化検出手段に相当し、又、スイッチ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが本願発明における切替手段に相当し、前記モニタ装置７が本願発明における回転運動変化表示手段に相当する。
【００９８】
−その２−
本発明においては、前記実施例１の変更例として給水ポンプの並列台数を前記給水ポンプの性能に応じて適宜に増やすことができる。
【００９９】
例えば複数のポンプを備えたプラントでは、ポンプ全台数の運転時における全揚程が最大揚程になるので、この最大揚程の値を設計揚程とし、キャビテーションの防止、ポンプの始動頻度、流量負荷の変動等を考慮して台数制御をすることができる。
【０１００】
この実施例は３台の給水ポンプを使用する場合について説明する。
【０１０１】
前記３台の給水ポンプを使用すると、例えば図５に示すように、前記実施例１の回路５Ａに回路５Ｂを接続して、第１モータ１、第２モータ２及び第３モータ１２の３台のモータを吐出流量に応じて運転することになる。
【０１０２】
この実施例２においては、表２に示すように運転モードＡ、Ｅ及びＩ以外の各運転モードに固定回転数で運転するモータを有するので、各モータを定期的に固定回転数で運転して前記各モータのロータにおける回転運動の変化の大きさを各々検出データとして検出することができ、よりきめ細かく前記軸受の摩耗量を監視することができる。
【０１０３】
また、前記モータの能力を考慮し、例えばポンプの種類、形式、前記並列台数及び前記最大吐出流量の設定等を最適化することによって、前記モータを効率よく運転することができ、前記モータの寿命を延ばすことができる。
【０１０４】
【表２】
0003605486.tif 000003
【０１０５】
−その３−
図６及び図７に示すように、前記実施例１におけるサーチコイルとして他の形態を挙げることができる。
【０１０６】
図６におけるサーチコイル１３は、空間角にしてほぼ１２０度隔てて対称に、すなわち、１２０度離れた三相の各相におけるステータ１４の歯部１４ａ、１４ｂ及び１４ｃに巻き付けられた歯部コイル１３ａ、１３ｂ及び１３ｃを有する。
【０１０７】
図７におけるサーチコイル１５は、空間角にしてほぼ９０度隔てて対称にステータ１６の歯部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄに巻き付けられた歯部コイル１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄを有する。
【０１０８】
−その４−
図８に示すように、前記回転運動変化検出手段の他の一実施例である磁束密度センサー１７を採用することができる。
【０１０９】
前記磁束密度センサー１７は、例えばステータ１８における、ロータ１９に相対向する適宜の位置に設けられ、ロータ１９に設けられた永久磁石２０とともに、この実施例におけるモータの回転体であるロータ１９及び回転軸２１に生じる回転運動の変化を磁束密度の変化として検出することができる。
【０１１０】
他の一実施例として、磁束密度センサーは、ステータにおける、回転軸に相対向する適宜の位置に設けることもでき、磁束密度センサーに相対向する回転軸に設けられた永久磁石とともに、モータの回転体であるロータ及び回転軸に生じる回転運動の変化を磁束密度の変化として検出することができる。
【０１１１】
前記磁束密度センサーとしては、前記磁束密度の変化を電磁誘導起電力に変換して検出するコイルを有する誘導コイル型磁束密度センサー、前記磁束密度の変化を電流値に変換して検出するホール素子を有するホールＩＣ型磁束密度センサー、前記磁束密度の変化を抵抗値に変換して検出する磁気抵抗型磁束密度センサー等を挙げることができる。
【０１１２】
−その５−
前記回転運動変化検出手段の他の一実施例として、従来から工業計測の分野で用いられている静電容量型センサー（図示せず）を採用することができる。
【０１１３】
前記静電容量型センサーは、この実施例におけるモータにおける静止した部材、すなわち前記モータにおける非回転体に固定され、かつ前記モータにおける回転体であるロータまたはこのロータを貫通する回転軸に相対向する位置に設けることができる。
【０１１４】
前記静電容量型センサーは、前記静電容量型センサーが相対向する前記回転体の一部と前記静電容量型センサーとの間の比誘電率の変化を検出することができる。
【０１１５】
−その６−
前記回転運動変化検出手段の他の一実施例として、従来から工業計測の分野で用いられている加速度センサー（図示せず）を採用することができる。
【０１１６】
前記加速度センサーは、この実施例におけるモータの回転体であるロータ及び回転軸の偏心運動によって生じる振動を検出することができるように、前記回転体における適宜の位置に設けることができる。
【０１１７】
前記加速度センサーは、前記モータにおける前記回転体の振動を起電力に変換して、前記起電力を検出データとして検出することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の軸受摩耗監視装置は、複数のモータへの駆動出力源を切り替えて、各モータの回転軸における回転数を固定回転数での駆動と回転数可変での駆動とに並列運転することによって、回転数可変での駆動するモータの運転を継続しながら、固定回転数で駆動するモータの回転運動の変化によって生じる電気値を回転運動変化検出手段により検出し、回転運動変化表示手段に表示された検出データ及び各種処理データより軸受の寿命を予測することができ、モータの軸受の摩耗量を所定時間毎段階的に又は連続的に検出することができ、モータの軸受の摩耗を監視することができる。
【０１１９】
また、固定回転数で運転するモータにおける回転軸及びロータの回転運動の変化によって生じる起電力の変化を、高精度にかつ容易に比較することができ、軸受の摩耗によって生じる起電力の変化を監視することができる。
【０１２０】
本発明の軸受摩耗監視装置においては、例えばモータを備えたポンプの並列台数及び各ポンプにおける最大吐出流量の設定を最適化することができ、かつ各モータの軸受の摩耗量を監視することができる。
【０１２１】
すなわち本発明の軸受摩耗監視装置においては、必要な吐出流量に応じて種々のポンプを組み合わせることができ、各ポンプの性能を考慮した最適運転ができるので、消費電力を抑えることができ、各モータの寿命を延ばすことができ、かつ各モータの軸受の摩耗量を監視することができる。
【０１２２】
さらに本発明の軸受摩耗監視装置においては、複数のモータを、前記複数のモータよりも少ない台数のインバータの制御により並列運転させ、かつ各モータの軸受の摩耗を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】図２は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例に採用することができる給水ポンプの一部断面図である。
【図３】図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図４は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例における給水ポンプの一日の吐出流量の推移を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の軸受摩耗監視装置の他の一実施例を示す回路図である。
【図６】図６は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例における回転運動変化検出手段の断面図である。
【図７】図７は、本発明の軸受摩耗監視装置の一実施例における回転運動変化検出手段の断面図である。
【図８】図８は、本発明の軸受摩耗監視装置の他の一実施例における回転運動変化検出検出手段の断面図である。
【符号の説明】
Ａ・・・第１給水ポンプ、１・・・第１モータ、２・・・第２モータ、３・・・交流電源、４・・・インバータ、５Ａ、５Ｂ・・・回路、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ・・・スイッチ、６ａ・・・サーチコイル、６ｃ、６ｄ・・・歯部コイル、７・・・モニタ装置、８ａ・・・ステータ、８ｃ、８ｄ・・・歯部、９ａ・・・ロータ、１０ａ・・・回転軸、１１ａ・・・軸受、１２・・・第３モータ、１３・・・サーチコイル、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・歯部コイル、１４・・・ステータ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・歯部、１５・・・サーチコイル、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ・・・歯部コイル、１６・・・ステータ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ・・・歯部、１７・・・磁束密度センサー、１８・・・ステータ、１９・・・ロータ、２０・・・永久磁石、２１・・・回転軸。
【図１】
0003605486.tif 000004
【図２】
0003605486.tif 000005
【図３】
0003605486.tif 000006
【図４】
0003605486.tif 000007
【図５】
0003605486.tif 000008
【図６】
0003605486.tif 000009
【図７】
0003605486.tif 000010
【図８】
0003605486.tif 000011