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JP6033749B2 - Axial displacement detector for canned motor - Google Patents
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Description

本発明は、キャンドモータの静止部に対して軸受を介して回転する回転子の軸方向変位を検出するキャンドモータの軸方向変位検出装置に関する。   The present invention relates to an axial displacement detection device for a can motor that detects axial displacement of a rotor that rotates via a bearing relative to a stationary portion of the can motor.

従来、キャンドモータの回転子の軸受摩耗の管理を行うために、回転子の軸方向位置を検出する差動トランス式の軸方向変位検出装置が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in order to manage bearing wear of a rotor of a canned motor, a differential transformer type axial displacement detection device that detects the axial position of the rotor has been proposed.

この軸方向変位検出装置では、差動トランスの磁性体が回転子に固着され、差動トランスの一次コイルと二次コイルとを有するコイル部が磁性体の外周を囲繞してキャンドモータの静止部に固着されている。そして、一次コイルに一定周波数でかつ一定電圧の交流電圧を印加し、回転子とともに磁性体が軸方向に移動することにより、回転子の軸方向移動距離に比例する電圧信号が二次コイルより出力される。この二次コイルより出力された電圧信号に応じた軸方向軸受摩耗量が指示計で指示される(例えば、特許文献1参照。)。   In this axial direction displacement detection device, the magnetic body of the differential transformer is fixed to the rotor, and the coil portion having the primary coil and the secondary coil of the differential transformer surrounds the outer periphery of the magnetic body and the stationary portion of the canned motor. It is fixed to. Then, an AC voltage with a constant frequency and a constant voltage is applied to the primary coil, and the magnetic material moves in the axial direction together with the rotor, so that a voltage signal proportional to the axial movement distance of the rotor is output from the secondary coil. Is done. An axial bearing wear amount corresponding to the voltage signal output from the secondary coil is indicated by an indicator (see, for example, Patent Document 1).

特許第3023283号公報Japanese Patent No. 3032383

キャンドモータは、回転子とステータとの間を通じて仕様液(キャンドモータがポンプと組み合わされる場合のポンプの取扱液など)を循環させて軸受の潤滑および冷却をしているが、高温または低温の仕様液の場合には、差動トランスや回転子を含むキャンドモータの温度が変化する。   The canned motor circulates the specified liquid (such as the pump handling liquid when the canned motor is combined with the pump) between the rotor and the stator to lubricate and cool the bearing. In the case of liquid, the temperature of the canned motor including the differential transformer and the rotor changes.

従来の軸方向変位検出装置では、温度変化に対する影響が考慮されていないため、回転子の位置の検出にずれが生じ、正確な軸受摩耗の管理ができない問題がある。   In the conventional axial displacement detection device, since the influence on the temperature change is not taken into account, there is a problem that the detection of the rotor position is deviated and the bearing wear cannot be managed accurately.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、温度が変化しても回転子の位置を正確に検出できるキャンドモータの軸方向変位検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an axial displacement detection device for a can motor that can accurately detect the position of the rotor even if the temperature changes.

請求項1記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置は、キャンドモータの静止部に対して軸受を介して回転する回転子の軸方向変位を検出するキャンドモータの軸方向変位検出装置において、励磁用の一次コイルと軸方向に一対の検出用の二次コイルとを有するコイル部およびこのコイル部の内側に配置される磁性体を備え、前記磁性体が前記回転子に固着され、前記コイル部が前記磁性体の外周を囲繞して前記静止部に固着された差動トランスと、前記一次コイルを励磁する発振回路と、前記発振回路によって励磁される前記一次コイルに流れる電流および前記二次コイルに発生する電圧を検出する検出回路と、前記キャンドモータの内部の温度を検出する温度検出手段と、前記一次コイルに流れる電流値の初期値に対する変化率を求め、この変化率で前記二次コイルに発生する電流値を補正し、補正した電流値に基づいて前記回転子の位置を求める第1の演算手段、および、前記回転子の温度による寸法変化量の補正定数を前記温度検出手段によって検出される温度に応じて求め、この補正定数で前記第1の演算手段で求められた前記回転子の位置を補正する第2の演算手段を有する演算部と、前記演算部で求められた前記回転子の位置を出力する出力部とを具備しているものである。   The axial displacement detection device for a canned motor according to claim 1, wherein the canal motor axial displacement detection device detects an axial displacement of a rotor rotating via a bearing relative to a stationary portion of the canned motor. A coil portion having a primary coil and a pair of secondary coils for detection in the axial direction and a magnetic body disposed inside the coil portion, the magnetic body being fixed to the rotor, and the coil portion being A differential transformer surrounding the outer periphery of the magnetic body and fixed to the stationary part; an oscillation circuit for exciting the primary coil; a current flowing in the primary coil excited by the oscillation circuit; and a secondary coil A detection circuit for detecting the generated voltage, temperature detection means for detecting the temperature inside the canned motor, and a rate of change of the current value flowing through the primary coil with respect to the initial value is obtained. First calculation means for correcting the current value generated in the secondary coil at the rate of change, and determining the position of the rotor based on the corrected current value, and correcting the dimensional change due to the temperature of the rotor A calculation unit having a second calculation unit that calculates a constant according to the temperature detected by the temperature detection unit, and corrects the position of the rotor determined by the first calculation unit with the correction constant; And an output unit that outputs the position of the rotor obtained by the calculation unit.

請求項2記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置は、請求項1記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置において、前記演算部は、温度と前記回転子の寸法変化量の補正定数との関係を予め記憶しており、前記温度検出手段によって検出される温度に応じて補正定数を選択して求めるものである。   The axial displacement detection device for a canned motor according to claim 2 is the axial displacement detection device for a canned motor according to claim 1, wherein the calculation unit is a relationship between a temperature and a correction constant for a dimensional change amount of the rotor. Is stored in advance, and a correction constant is selected and determined in accordance with the temperature detected by the temperature detecting means.

請求項3記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置は、請求項1または2記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置において、前記温度検出手段は、温度と前記一次コイルに流れる電流との関係に基づいて前記一次コイルに流れる電流に応じた温度を検出するものである。   The axial displacement detection device for a canned motor according to claim 3 is the axial displacement detection device for a canned motor according to claim 1 or 2, wherein the temperature detecting means is based on a relationship between a temperature and a current flowing through the primary coil. Based on this, the temperature corresponding to the current flowing through the primary coil is detected.

請求項1記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置によれば、第1の演算手段によって差動トランスの温度による出力特性の変動を補正し、第2の演算手段によって回転子の温度による寸法変化すなわち回転子の位置の変動を補正することにより、温度が変化しても回転子の位置を正確に検出することができる。   According to the axial displacement detection apparatus for a canned motor according to claim 1, the variation of the output characteristic due to the temperature of the differential transformer is corrected by the first calculating means, and the dimensional change due to the temperature of the rotor is corrected by the second calculating means. That is, by correcting fluctuations in the position of the rotor, the position of the rotor can be accurately detected even if the temperature changes.

請求項2記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置によれば、請求項1記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置の効果に加えて、キャンドモータの機種に応じて温度と回転子の寸法変化量の補正定数との関係を予め記憶させておくことで、温度に応じて適切な補正定数を選択し、回転子の位置を正確に検出することができる。   According to the axial displacement detection device for a canned motor according to claim 2, in addition to the effects of the axial displacement detection device for the canned motor according to claim 1, the temperature and the dimensional change of the rotor according to the model of the canned motor. By storing the relationship between the amount and the correction constant in advance, it is possible to select an appropriate correction constant according to the temperature and to accurately detect the position of the rotor.

請求項3記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置によれば、請求項1または2記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置の効果に加えて、一次コイルに流れる電流に応じた温度を検出できるため、別の温度センサなどを省略できる。   According to the axial displacement detection device for a canned motor according to claim 3, in addition to the effect of the axial displacement detection device for a canned motor according to claim 1 or 2, it is possible to detect a temperature according to the current flowing through the primary coil. Therefore, another temperature sensor or the like can be omitted.

本発明の一実施の形態を示すキャンドモータの軸方向変位検出装置の回路図である。It is a circuit diagram of the axial direction displacement detection apparatus of the canned motor which shows one embodiment of this invention. 同上キャンドモータの軸方向変位検出装置の断面図である。It is sectional drawing of the axial direction displacement detection apparatus of a canned motor same as the above. 同上キャンドモータを用いたキャンドモータポンプの断面図である。It is sectional drawing of the canned motor pump using a canned motor same as the above. 同上軸方向変位検出装置の差動トランスの一次コイルの電流と二次コイルの電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current of the primary coil of the differential transformer of the same axial direction displacement detection apparatus, and the voltage of a secondary coil. 同上軸方向変位検出装置の差動トランスの温度と一次コイルの電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of the differential transformer of the axial direction displacement detection apparatus same as the above, and the electric current of a primary coil.

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3にキャンドモータを用いたキャンドモータポンプの断面図を示す。キャンドモータポンプ10は、キャンドモータ11とポンプ12とを液密に一体に結合して構成されている。   FIG. 3 shows a cross-sectional view of a canned motor pump using a canned motor. The canned motor pump 10 is configured by integrally connecting a canned motor 11 and a pump 12 in a liquid-tight manner.

キャンドモータ11は、固定子鉄心13に固定子巻線14を巻回してなる固定子15を固定子枠16に挿着し、固定子15の内周面に薄肉円筒状の固定子キャン17を密着挿入してその両端縁を固定子枠16に液密に溶着し、回転子鉄心18に回転子導体19を装着してなる回転子20に回転軸21を挿着し、回転子20の外周面に薄肉円筒状の回転子キャン22を被着し、固定子15に回転子20を固定子キャン17と回転子キャン22とのキャン隙間23を介して対向配設し、回転軸21を軸受箱24,25に装着した軸受26,27にてスリーブ28,29およびスラストカラ30,31を介して軸支して構成されている。   In the canned motor 11, a stator 15 formed by winding a stator winding 14 around a stator core 13 is inserted into a stator frame 16, and a thin cylindrical stator can 17 is attached to the inner peripheral surface of the stator 15. Insert both ends of the rotor in a liquid-tight manner on the stator frame 16, and insert the rotating shaft 21 into the rotor 20 formed by attaching the rotor conductor 19 to the rotor core 18. A thin cylindrical rotor can 22 is attached to the surface, and a rotor 20 is disposed opposite to the stator 15 via a can clearance 23 between the stator can 17 and the rotor can 22, and the rotating shaft 21 is a bearing. The bearings 26 and 27 mounted on the boxes 24 and 25 are pivotally supported via sleeves 28 and 29 and thrust collars 30 and 31.

ポンプ12は、インペラ32を回転軸21に取着し、このインペラ32を囲繞してポンプケーシング33を固定子枠16に液密に取着している。   The pump 12 has an impeller 32 attached to the rotary shaft 21, surrounds the impeller 32, and a pump casing 33 is attached to the stator frame 16 in a liquid-tight manner.

そして、キャンドモータポンプ10は、ポンプ吐出側34の取扱液の一部を循環パイプ35を経てキャンドモータ11内に導き、後部の軸受27を潤滑し、固定子キャン17と回転子キャン22とのキャン隙間23を流して固定子15と回転子20とを冷却し、前部の軸受26を潤滑した後、インペラ32のバランスホールからポンプ吸込側36へと戻して循環させる構成が採られている。また、固定子15、軸受箱24,25、ポンプケーシング33などから静止部37が構成され、回転子20、回転軸21、スリーブ28,29、スラストカラ30,31およびインペラ32などにより回転部38が構成されている。   The canned motor pump 10 guides a part of the liquid handled on the pump discharge side 34 into the canned motor 11 through the circulation pipe 35, lubricates the rear bearing 27, and connects the stator can 17 and the rotor can 22 with each other. A configuration is adopted in which the stator 15 and the rotor 20 are cooled by flowing through the can gap 23, the front bearing 26 is lubricated, and then returned to the pump suction side 36 from the balance hole of the impeller 32 and circulated. . Further, a stationary part 37 is constituted by the stator 15, the bearing housings 24, 25, the pump casing 33, etc., and the rotating part 38 is constituted by the rotor 20, the rotating shaft 21, the sleeves 28, 29, the thrust collars 30, 31 and the impeller 32, etc. It is configured.

次に、キャンドモータ11に適用される軸方向変位検出装置40を、図2を参照して説明する。励磁用の一次コイル41と軸方向に一対の検出用の二次コイル42,43とからなるコイル部44とこのコイル部44の内側に配置される磁性体45とによって差動トランス46が構成されている。   Next, the axial displacement detection device 40 applied to the canned motor 11 will be described with reference to FIG. A differential transformer 46 is constituted by a coil portion 44 including a primary coil 41 for excitation, a pair of secondary coils 42 and 43 for detection in the axial direction, and a magnetic body 45 disposed inside the coil portion 44. ing.

コイル部44は差動トランスケース47内に装着し、この差動トランスケース47の配線引込口48よりシール部材49を介してリード線50が引き出され、非耐蝕性鋼からなる検出体キャン51がコイル部44の内周面に挿入されてその両端縁が差動トランスケース47に液密に溶着されて検出部52が構成されている。検出部52は中空状に形成された後部の軸受箱25にシール部材53を介してボルト54にて液密に締結固定され、検出部52とポンプ吐出側34との間に循環パイプ35が接続されている。   The coil portion 44 is mounted in the differential transformer case 47, and the lead wire 50 is drawn out from the wiring lead-in port 48 of the differential transformer case 47 through the seal member 49, and the detection body can 51 made of non-corrosion resistant steel is formed. The detection unit 52 is configured by being inserted into the inner peripheral surface of the coil unit 44 and having both end edges thereof liquid-tightly welded to the differential transformer case 47. The detection unit 52 is fastened and fixed in a liquid-tight manner by a bolt 54 via a seal member 53 to a rear bearing box 25 formed in a hollow shape, and a circulation pipe 35 is connected between the detection unit 52 and the pump discharge side 34. Has been.

磁性体45は雄ねじ部55aを形成した非磁性耐蝕性鋼からなる補助軸55に一体に溶接され、磁性体45の外周部に非磁性耐蝕性鋼からなる被検出体キャン56が液密に溶着されて被検出体57が構成されている。この被検出体57は回転軸21の後端部に螺合固着され、前記コイル部44に対応して検出部52の内側に配設される。   The magnetic body 45 is integrally welded to an auxiliary shaft 55 made of nonmagnetic corrosion-resistant steel having a male threaded portion 55a, and a detection object can 56 made of nonmagnetic corrosion-resistant steel is welded to the outer periphery of the magnetic body 45 in a liquid-tight manner. Thus, the detected object 57 is configured. The detected object 57 is screwed and fixed to the rear end portion of the rotary shaft 21 and is disposed inside the detection portion 52 corresponding to the coil portion 44.

検出部52のリード線50は指示計58に接続されている。   The lead wire 50 of the detection unit 52 is connected to the indicator 58.

図1に示すように、指示計58は、差動トランス46の一次コイル41を一定周波数でかつ一定電圧の交流電源で励磁する励磁回路としての発振回路61と、この発振回路61によって励磁される一次コイル41に流れる電流および一対の二次コイル42,43に発生する電圧を検出する検出回路62と、この検出回路62の出力に基づいて回転子20の位置すなわち軸方向軸受摩耗量を演算する演算部63と、演算部63で求められた軸方向軸受摩耗量に応じた指示値を出力する出力部64とを備えている。   As shown in FIG. 1, the indicator 58 is excited by an oscillation circuit 61 as an excitation circuit that excites the primary coil 41 of the differential transformer 46 with an AC power source having a constant frequency and a constant voltage. A detection circuit 62 that detects a current flowing through the primary coil 41 and a voltage generated in the pair of secondary coils 42 and 43, and calculates the position of the rotor 20, that is, the amount of axial bearing wear, based on the output of the detection circuit 62 A calculation unit 63 and an output unit 64 that outputs an instruction value corresponding to the axial bearing wear amount obtained by the calculation unit 63 are provided.

そして、発振回路61により一次コイル41を励磁すると、磁性体45を磁気回路の中心とする交番磁束が発生するため、一対の二次コイル42,43にそれぞれ交流誘導電圧が発生する。この2つの交流誘導電圧は図1において磁性体45が上下に移動すれば、一方が増え、他方が減る。検出回路62では、一対の二次コイル42,43からの交流電圧を各々半波整流して整流後の両電圧の差に応じた検出信号を演算部63に出力する。演算部63では、検出信号に基づいて回転子20の位置すなわち軸方向軸受摩耗量を演算し、この軸方向軸受摩耗量に応じた指示値を出力部64に出力する。   When the primary coil 41 is excited by the oscillating circuit 61, an alternating magnetic flux having the magnetic body 45 as the center of the magnetic circuit is generated, so that an alternating induction voltage is generated in the pair of secondary coils 42 and 43, respectively. One of these two AC induced voltages increases when the magnetic body 45 moves up and down in FIG. 1, and the other decreases. In the detection circuit 62, the AC voltages from the pair of secondary coils 42 and 43 are half-wave rectified, respectively, and a detection signal corresponding to the difference between the two voltages after rectification is output to the arithmetic unit 63. The computing unit 63 computes the position of the rotor 20, that is, the axial bearing wear amount based on the detection signal, and outputs an instruction value corresponding to the axial bearing wear amount to the output unit 64.

また、演算部63は、差動トランス46の温度による出力特性の変動を補正して回転子20の位置を演算する第1の演算手段(第1の補正手段)、回転子20の温度による寸法変化すなわち回転子20の位置の変動を補正して回転子20の位置を演算する第2の演算手段(第2の補正手段)、およびキャンドモータ11の内部の温度であって仕様液(ポンプ12の取扱液)の温度を検出する温度検出手段の機能を有する。   The calculation unit 63 is a first calculation unit (first correction unit) that calculates the position of the rotor 20 by correcting fluctuations in the output characteristics due to the temperature of the differential transformer 46, and the dimensions according to the temperature of the rotor 20. The second calculation means (second correction means) for calculating the position of the rotor 20 by correcting the change, i.e., the fluctuation of the position of the rotor 20, and the temperature inside the canned motor 11, the specified liquid (pump 12 The function of the temperature detection means which detects the temperature of the (handling liquid).

ここで、演算部63の第1の演算手段について説明する。差動トランス46は、一定温度下では磁性体45の位置が不変の場合、その出力は一定である。しかし、キャンドモータ11の内部を流れる仕様液の温度によって差動トランス46の温度が変化した場合、一次コイル41の抵抗値が変化するため、一次コイル41に流れる電流が増減し、しいては二次コイル42,43に発生する電圧の変動につながる。   Here, the 1st calculating means of the calculating part 63 is demonstrated. The output of the differential transformer 46 is constant when the position of the magnetic body 45 is unchanged at a constant temperature. However, when the temperature of the differential transformer 46 changes due to the temperature of the specification liquid flowing inside the canned motor 11, the resistance value of the primary coil 41 changes, so that the current flowing through the primary coil 41 increases or decreases. This leads to fluctuations in the voltage generated in the secondary coils 42 and 43.

差動トランス46の構造上、一次コイル41に流れる電流がk倍になったとき、二次コイル42,43に発生する電圧もk倍となる。すなわち、図4に示すように、一次コイル41に流れる電流の変化率と二次コイル42,43に発生する電圧の変化率とが略等しいことから、一次コイル41に流れる電流の変化率を基に二次コイル42,43に発生する電圧の補正値を求めることが可能となる。   Due to the structure of the differential transformer 46, when the current flowing through the primary coil 41 becomes k times, the voltage generated in the secondary coils 42 and 43 also becomes k times. That is, as shown in FIG. 4, since the rate of change of the current flowing in the primary coil 41 and the rate of change of the voltage generated in the secondary coils 42 and 43 are substantially equal, the rate of change of the current flowing in the primary coil 41 is based on the rate of change. It is possible to obtain a correction value for the voltage generated in the secondary coils 42 and 43.

よって、温度変化により一次コイル41に流れる電流が初期値のk倍となったとき、二次コイル42,43に発生する電圧もk倍となっているため、二次コイル42,43に発生する電圧の検出値をk倍することで補正することができる。   Therefore, when the current flowing through the primary coil 41 becomes k times the initial value due to the temperature change, the voltage generated in the secondary coils 42 and 43 is also k times, so that the current generated in the secondary coils 42 and 43 is generated. Correction can be made by multiplying the detected voltage value by k.

したがって、演算部63の第1の演算手段では、一次コイル41に流れる電流値の初期値に対する変化率を求め、この変化率で二次コイル42,43に発生する電流値を補正し、補正した電流値に基づいて回転子20の位置を求める。   Therefore, the first calculation means of the calculation unit 63 obtains the rate of change of the current value flowing through the primary coil 41 with respect to the initial value, and corrects the current value generated in the secondary coils 42 and 43 by using this rate of change. The position of the rotor 20 is obtained based on the current value.

また、演算部63の第2の演算手段について説明する。キャンドモータ11の内部を流れる仕様液の温度が変化すると、回転子20が熱膨張により伸縮するため、差動トランス46に対する磁性体45の軸方向における移動範囲が相対的に変化し、回転子20の位置の計算結果にずれが生じてしまう。   Further, the second calculation means of the calculation unit 63 will be described. When the temperature of the specification liquid flowing inside the canned motor 11 changes, the rotor 20 expands and contracts due to thermal expansion. Therefore, the moving range in the axial direction of the magnetic body 45 with respect to the differential transformer 46 changes relatively, and the rotor 20 Deviation occurs in the calculation result of the position.

したがって、演算部63の第2の演算手段では、回転子20の温度による寸法変化量の補正定数を温度検出手段によって検出される温度に応じて求め、この補正定数で第1の演算手段で求められた回転子20の位置を補正する。   Therefore, in the second calculation means of the calculation unit 63, a correction constant for the dimensional change due to the temperature of the rotor 20 is obtained according to the temperature detected by the temperature detection means, and this correction constant is obtained by the first calculation means. The position of the rotor 20 is corrected.

例えば、キャンドモータ11の機種毎に、温度と回転子20の寸法変化量との関係から、各温度毎の回転子20の寸法変化量の補正定数を計算し、キャンドモータ11の機種毎の温度と補正定数との関係を演算部63が有する記憶部のテーブルに予め記憶しておく。そして、そのテーブルを参照し、温度検出手段によって検出される温度に応じて補正定数を選択して求めることができる。   For example, for each model of the canned motor 11, a correction constant for the dimensional variation of the rotor 20 at each temperature is calculated from the relationship between the temperature and the dimensional variation of the rotor 20, and the temperature for each model of the canned motor 11 is calculated. And the correction constant are stored in advance in a table of the storage unit included in the calculation unit 63. Then, referring to the table, the correction constant can be selected and determined according to the temperature detected by the temperature detecting means.

また、演算部63の温度検出手段は、図5に示すように、差動トランス46の温度と一次コイル41の電流とは線形関係にあるため、一次コイル41に流れる電流から差動トランス46の温度すなわち仕様液の温度を計算によって検出することができる。なお、温度検出手段としては、一次コイル41に流れる電流から温度を検出する場合に限らず、温度センサなどを用いて検出するようにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 5, the temperature detection means of the calculation unit 63 has a linear relationship between the temperature of the differential transformer 46 and the current of the primary coil 41. Therefore, the current of the differential transformer 46 is determined from the current flowing through the primary coil 41. The temperature, that is, the temperature of the specification liquid can be detected by calculation. The temperature detecting means is not limited to detecting the temperature from the current flowing through the primary coil 41, and may be detected using a temperature sensor or the like.

次に、演算部63による処理の具体例を説明する。   Next, a specific example of processing by the calculation unit 63 will be described.

まず、キャンドモータポンプ10の運転前において、キャンドモータポンプ10の初期状態(キャンドモータポンプ10は停止状態、軸受摩耗は無し、仕様液温度は常温)での各パラメータを指示計58で測定する。各測定値は、例えば、
仕様液の温度:5℃
一次コイル41に流れる電流:I0=6.471mA
二次コイル42,43に発生する電圧(フロント当たり):VF0=7.3mV
二次コイル42,43に発生する電圧(リア当たり):VR0=137.3mV
であったとする。なお、フロント当たりとは回転子20が前部の軸受26に当たった状態、リア当たりとは回転子20が後部の軸受27に当たった状態をいう。また、回転子20の軸方向の遊び値d=2.61mmであったとする。
First, before the operation of the canned motor pump 10, each parameter in the initial state of the canned motor pump 10 (the canned motor pump 10 is stopped, the bearing is not worn, and the specification liquid temperature is normal temperature) is measured by the indicator 58. Each measured value is, for example,
Specification liquid temperature: 5 ℃
Current flowing through the primary coil 41: I 0 = 6.471 mA
Voltage generated in secondary coils 42 and 43 (per front): V F0 = 7.3 mV
Voltage generated in secondary coils 42 and 43 (per rear): V R0 = 137.3 mV
Suppose that The front hit means a state in which the rotor 20 hits the front bearing 26, and the rear hit means a state in which the rotor 20 hits the rear bearing 27. Further, it is assumed that the axial play value d of the rotor 20 is 2.61 mm.

これらの値をもとに、回転子20の位置Xは、
フロント当たり:XF0=0.00mm
リア当たり:XR0=2.61mm
と設定される。
Based on these values, the position X of the rotor 20 is
Per front: X F0 = 0.00mm
Per rear: X R0 = 2.61mm
Is set.

そのため、キャンドモータポンプ10の運転中のある時点での回転子20の位置が0.00mm以下、もしくは2.61mm以上であれば、軸受26,27に摩耗が発生していると判定することができる。   Therefore, if the position of the rotor 20 at a certain point during the operation of the canned motor pump 10 is 0.00 mm or less, or 2.61 mm or more, it can be determined that the bearings 26 and 27 are worn. it can.

ここで、二次コイル42,43に発生する電圧がVmの場合、回転子20の位置Xは、
X={(Vm−VF0)/(VR0−VF0)}d
の式で計算される。
Here, when the voltage generated in the secondary coils 42 and 43 is Vm, the position X of the rotor 20 is
X = {(V m −V F0 ) / (V R0 −V F0 )} d
It is calculated by the following formula.

次に、キャンドモータポンプ10を運転し、仕様液の温度が200℃で安定した時点での差動トランス46の一次コイル41に流れる電流および二次コイル42,43に発生する電圧が、
一次コイル41に流れる電流:Im=5.560mA
二次コイル42,43に発生する電圧:Vm=100.4mV
であったとする。なお、キャンドモータポンプ10の運転中は、回転子20はフロント当たりの状態となる。
Next, the canned motor pump 10 is operated, and the current flowing in the primary coil 41 of the differential transformer 46 and the voltage generated in the secondary coils 42 and 43 when the temperature of the specification liquid is stabilized at 200 ° C.
Current flowing through the primary coil 41: I m = 5.560 mA
Voltage generated in the secondary coils 42 and 43: V m = 100.4 mV
Suppose that During operation of the canned motor pump 10, the rotor 20 is in a front contact state.

仮に、補正をせずに、回転子20の位置を上記Xの式で計算すると、
X=0.68mm
となる。運転中の回転子20の位置は、フロント当たりのため、リア方向に0.68mmのずれが生じていることになる。これでは、フロント側に摩耗が発生しても、その摩耗量が0.68mm以下であった場合には、摩耗無しと判定されてしまい、正確な摩耗管理ができないことになる。
If the position of the rotor 20 is calculated by the above formula X without correction,
X = 0.68mm
It becomes. Since the position of the rotor 20 during operation is a front contact, there is a deviation of 0.68 mm in the rear direction. In this case, even if wear occurs on the front side, if the wear amount is 0.68 mm or less, it is determined that there is no wear, and accurate wear management cannot be performed.

そこで、演算部63では、第1の演算手段および第2の演算手段による2段階の補正を行って回転子20の正確な位置を求める。   Therefore, the calculation unit 63 performs two-stage correction by the first calculation means and the second calculation means to obtain the accurate position of the rotor 20.

まず、演算部63の第1の演算手段により、差動トランス46の温度による出力特性の変動を補正し、回転子20の位置を求める。   First, the first calculation means of the calculation unit 63 corrects the fluctuation of the output characteristics due to the temperature of the differential transformer 46, and obtains the position of the rotor 20.

一次コイル41に流れる電流値の初期値に対する変化率kは、
k=I0/Im=6.471/5.560=1.164
であり、このkの値を二次コイル42,43の電圧に掛けて補正値Vmlを求めると、
ml=Vm・k=100.4・1.164=116.85mV
となる。
The rate of change k relative to the initial value of the current value flowing through the primary coil 41 is:
k = I 0 / I m = 6.471 / 5.560 = 1.164
When the value of k is multiplied by the voltage of the secondary coils 42 and 43 to obtain the correction value V ml ,
V ml = V m · k = 100.4 · 1.164 = 116.85 mV
It becomes.

この補正値Vmlを用いて、回転子20の位置を上記Xの式で計算すると、
X=1.543mm
と求められる。
Using this correction value V ml , the position of the rotor 20 is calculated by the above formula X.
X = 1.543mm
Is required.

続いて、演算部63の第2の演算手段により、回転子20の温度による寸法変化すなわち回転子20の位置の変動を補正する。   Subsequently, a dimensional change due to the temperature of the rotor 20, that is, a change in the position of the rotor 20 is corrected by the second calculating means of the calculating unit 63.

キャンドモータ11の試験結果により、仕様液の初期状態からの温度変化ΔT〔deg〕は次式で求められる。なお、式中の「208」および「1361」は、軸方向変位検出装置40の固有値であり、軸方向変位検出装置40の仕様が変わると固有値も対応する固有値に変わる。   Based on the test result of the canned motor 11, the temperature change ΔT [deg] from the initial state of the specification liquid is obtained by the following equation. Note that “208” and “1361” in the equation are eigenvalues of the axial displacement detection device 40, and when the specification of the axial displacement detection device 40 changes, the eigenvalue also changes to a corresponding eigenvalue.

m=−208・Im+1361
初期状態からの温度変化ΔTは、
ΔT=208・│Im−I0│=208・│5.560−6.471│=190deg
となる。なお、実際の温度には200−5=195degである。
T m = −208 · I m +1361
The temperature change ΔT from the initial state is
ΔT = 208 · | I m −I 0 | = 208 · | 5.560-6.471 | = 190 deg
It becomes. The actual temperature is 200-5 = 195 deg.

補正定数Aは、次式で求められる。
A=α・L・ΔT
αは回転子20の回転軸21の材質の線膨張率、Lは回転子20のリア側の端面からフロント側の端面までの長さである。
The correction constant A is obtained by the following equation.
A = α ・ L ・ ΔT
α is a linear expansion coefficient of the material of the rotating shaft 21 of the rotor 20, and L is a length from the rear end surface to the front end surface of the rotor 20.

回転子20の回転軸21の材質がSUS304で、αが17.3〔10-6/k〕、Lが491mmであったとすると、補正定数は、
A=17.3・10-6・491・190=1.610
となる。
If the material of the rotating shaft 21 of the rotor 20 is SUS304, α is 17.3 [10 −6 / k], and L is 491 mm, the correction constant is
A = 17.3 · 10 −6 · 491 · 190 = 1.610
It becomes.

このような補正定数は、温度変化の都度に計算によって求めてもよいが、キャンドモータ11の機種毎の温度と補正定数との関係を演算部63の記憶部のテーブルに予め記憶しておくことにより、温度に応じて補正定数を選択することで容易に求めることができる。   Such a correction constant may be obtained by calculation every time the temperature changes, but the relationship between the temperature and the correction constant for each model of the canned motor 11 is stored in advance in the table of the storage unit of the calculation unit 63. Thus, it can be easily obtained by selecting a correction constant according to the temperature.

そして、補正後の回転子20の位置Xcは、
c=X−A
=1.543−1.610
=−0.07mm
となる。
And the corrected position X c of the rotor 20 is
Xc = X-A
= 1.543-1.610
= -0.07mm
It becomes.

このように、演算部63の第1の演算手段および第2の演算手段により、回転子20の位置の計算値が0.68mmから−0.07mmとなり、回転子20の正しい位置である0.00mmに近い値に補正することができた。   Thus, the calculated value of the position of the rotor 20 is changed from 0.68 mm to −0.07 mm by the first calculation means and the second calculation means of the calculation unit 63, and the correct position of the rotor 20 is 0. The value could be corrected to a value close to 00 mm.

なお、温度補正を考慮した回転子20の位置Xcの計算式を以下に示す。 A calculation formula for the position Xc of the rotor 20 in consideration of temperature correction is shown below.

Figure 0006033749
mは任意の時間の一次コイル41の電流、Vmは任意の時間の二次コイル42,43の電圧、I0は初期状態の一次コイル41の電流、VF0は初期状態のフロント当たりの二次コイル42,43の電圧、VR0は初期状態のリア当たりの二次コイル42,43の電圧、dは回転子20の軸方向の遊び値、αは回転子20の回転軸21の材質の線熱膨張率、Lは回転子20のリア側の端面からフロント側の端面までの長さである。
Figure 0006033749
I m is the current of the primary coil 41 at any time, V m is the voltage of the secondary coils 42 and 43 at any time, I 0 is the current of the primary coil 41 in the initial state, and V F0 is the current per front in the initial state. The voltage of the secondary coils 42 and 43, V R0 is the voltage of the secondary coils 42 and 43 per rear in the initial state, d is the play value in the axial direction of the rotor 20, and α is the material of the rotating shaft 21 of the rotor 20. The linear thermal expansion coefficient L is the length from the rear end face of the rotor 20 to the front end face.

以上のように、軸方向変位検出装置40によれば、演算部63の第1の演算手段によって差動トランス46の温度による出力特性の変動を補正し、第2の演算手段によって回転子20の温度による寸法変化すなわち回転子20の位置の変動を補正することにより、温度が変化しても回転子20の位置を正確に検出することができる。   As described above, according to the axial direction displacement detection device 40, the fluctuation of the output characteristic due to the temperature of the differential transformer 46 is corrected by the first calculation means of the calculation unit 63, and the rotor 20 is corrected by the second calculation means. By correcting dimensional changes due to temperature, that is, fluctuations in the position of the rotor 20, the position of the rotor 20 can be accurately detected even if the temperature changes.

また、キャンドモータ11の機種に応じて温度と回転子20の寸法変化量の補正定数との関係を予め記憶させておくことで、温度に応じて適切な補正定数を選択し、回転子20の位置を正確に検出することができる。   Further, by storing in advance the relationship between the temperature and the dimensional change amount correction constant of the rotor 20 according to the model of the canned motor 11, an appropriate correction constant is selected according to the temperature, and the rotor 20 The position can be detected accurately.

また、温度検出手段は一次コイル41に流れる電流に基づいて温度を検出できるため、別の温度センサなどを省略できる。   Further, since the temperature detection means can detect the temperature based on the current flowing through the primary coil 41, another temperature sensor or the like can be omitted.

なお、キャンドモータ11は、キャンドモータポンプ10のほか、キャンドモータ攪拌機、キャンドモータブロワ、キャンドモータ圧縮機などに適用することもできる。   In addition to the canned motor pump 10, the canned motor 11 can be applied to a canned motor agitator, a canned motor blower, a canned motor compressor, and the like.

11 キャンドモータ
20 回転子
26,27 軸受
37 静止部
40 軸方向変位検出装置
41 一次コイル
42,43 二次コイル
44 コイル部
45 磁性体
46 差動トランス
61 発振回路
62 検出回路
63 演算部
64 出力部
11 Canned motor
20 rotor
26, 27 Bearing
37 Stationary part
40 Axial displacement detector
41 Primary coil
42, 43 Secondary coil
44 Coil section
45 Magnetic material
46 differential transformer
61 Oscillator circuit
62 Detection circuit
63 Calculation unit
64 Output section

Claims (3)

キャンドモータの静止部に対して軸受を介して回転する回転子の軸方向変位を検出するキャンドモータの軸方向変位検出装置において、
励磁用の一次コイルと軸方向に一対の検出用の二次コイルとを有するコイル部およびこのコイル部の内側に配置される磁性体を備え、前記磁性体が前記回転子に固着され、前記コイル部が前記磁性体の外周を囲繞して前記静止部に固着された差動トランスと、
前記一次コイルを励磁する発振回路と、
前記発振回路によって励磁される前記一次コイルに流れる電流および前記二次コイルに発生する電圧を検出する検出回路と、
前記キャンドモータの内部の温度を検出する温度検出手段と、
前記一次コイルに流れる電流値の初期値に対する変化率を求め、この変化率で前記二次コイルに発生する電流値を補正し、補正した電流値に基づいて前記回転子の位置を求める第1の演算手段、および、前記回転子の温度による寸法変化量の補正定数を前記温度検出手段によって検出される温度に応じて求め、この補正定数で前記第1の演算手段で求められた前記回転子の位置を補正する第2の演算手段を有する演算部と、
前記演算部で求められた前記回転子の位置を出力する出力部と
を具備していることを特徴とするキャンドモータの軸方向変位検出装置。
In the axial displacement detection device for a canned motor that detects the axial displacement of a rotor that rotates via a bearing relative to a stationary part of the canned motor,
A coil portion having a primary coil for excitation and a pair of secondary coils for detection in the axial direction, and a magnetic body disposed inside the coil portion, the magnetic body being fixed to the rotor, and the coil A differential transformer whose part surrounds the outer periphery of the magnetic body and is fixed to the stationary part;
An oscillation circuit for exciting the primary coil;
A detection circuit for detecting a current flowing in the primary coil excited by the oscillation circuit and a voltage generated in the secondary coil;
Temperature detecting means for detecting the temperature inside the canned motor;
A change rate with respect to an initial value of a current value flowing through the primary coil is obtained, a current value generated in the secondary coil is corrected based on the change rate, and a position of the rotor is obtained based on the corrected current value. A calculation unit and a correction constant for the amount of dimensional change due to the temperature of the rotor are determined according to the temperature detected by the temperature detection unit, and the correction constant of the rotor determined by the first calculation unit is obtained with this correction constant. A computing unit having second computing means for correcting the position;
And an output unit that outputs the position of the rotor obtained by the calculation unit. An apparatus for detecting an axial displacement of a canned motor.
前記演算部は、温度と前記回転子の寸法変化量の補正定数との関係を予め記憶しており、前記温度検出手段によって検出される温度に応じて補正定数を選択して求める
ことを特徴とする請求項1記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置。
The calculation unit stores in advance a relationship between a temperature and a correction constant of the dimensional change amount of the rotor, and selects and determines a correction constant according to the temperature detected by the temperature detection unit. The apparatus for detecting an axial displacement of a canned motor according to claim 1.
前記温度検出手段は、温度と前記一次コイルに流れる電流との関係に基づいて前記一次コイルに流れる電流に応じた温度を検出する
ことを特徴とする請求項1または2記載のキャンドモータの軸方向変位検出装置。
3. The axial direction of the canned motor according to claim 1, wherein the temperature detecting unit detects a temperature corresponding to a current flowing through the primary coil based on a relationship between a temperature and a current flowing through the primary coil. Displacement detector.
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