JPH0732566B2 - キャンドモータの運転監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、キャンドモータの運転監視装置に係わり、半
径方向空隙型キャンドモータの固定子鉄心に２個の検出
コイルを設けて、この両検出コイルに誘起される電圧の
うち、基本波電圧を互いに打消し高調波電圧の瞬時地の
差を検出して異常運転を監視する運転監視装置におい
て、キャンドモータの軸受摩耗に対する検出感度の指向
性を改善したものに関する。

（従来の技術） キャンドモータは、主としてポンプ駆動用に採用されて
おり、小さな故障でも大事故を誘起する危険がある液な
どを取り扱う関係上、高い信頼性が要求され、運転状態
を外部から監視する必要がある。

この要請に応え、本出願人は、すに特公昭58−54580号
公報に記載の「回転電機運転監視装置」を提案してい
る。

この回転電機運転監視装置は、回転電機の固定子鉄心に
ほぼ極ピッチまたはその整数倍離して２個の検出コイル
を設け、この両検出コイルに磁気空隙を隔ててそれぞれ
対向する回転子鉄心の回転子溝の関係位置が半径方向空
隙型回転電機においてはほぼ同じくなるように、軸方向
空隙型回転電機においては前記回転子溝の溝ピッチでほ
ぼ0.5異なるようにこの回転子溝の数を定め、前記両検
出コイルに誘起される電源周波数に同期した基本波電圧
と回転子溝数によって決定される周波数をもつ高調波電
圧に関して、前記基本波電圧が互いに打消されかつ半径
方向空隙型回転電機においては前記高調波電圧の瞬時値
の差が、軸方向空隙型回転電機においては前記高調波電
圧の瞬時値の和が検出されるように前記両検出コイルを
直列に接続して検出部を構成してなるものである。

次にこの検出原理を２極の半径方向空隙型誘導電動機に
ついて第８図乃至第15図に基づき説明する。

第８図に示すように２個の検出コイル1a,1bを２極の半
径方向空隙型誘導電動機の固定子鉄心２に極ピッチ離し
て、すなわち空間角で180度離して固定子鉄心２の歯部
３の１個所を囲んで巻回して埋設するとともに、この両
検出コイル1a,1bとこれに磁気空隙４を隔ててそれぞれ
対向する回転子鉄心５の回転子溝６との関係位置が同じ
くなるようにこの回転子溝６の数を偶数に選定し、第９
図に示すように前記両検出コイル1a,1bをそれぞれに誘
起される基本波電圧が互いに打消されるように直列に接
続して検出部７を構成し、その出力端に電圧計などの指
示器８を接続する。

この構成において、電源の投入によって回転子９が回転
すると、両検出コイル1a,1bにはそれぞれ磁束が鎖交し
て電源周波数に同期した基本波電圧に回転子溝６の数に
よって決定される周波数をもつ高調波電圧が重畳した電
圧が誘起されるが、正常運転時には第10図と第11図に示
すように両検出コイル1a,1bに誘起される基本波電圧お
よび高調波電圧がほぼ同相同値であるため検出部７の出
力端に現われる検出電圧は第12図に示すようにほぼ零で
あり、異常運転時、例えば軸受摩耗による振れ回わり回
転時には第13図と第14図に示すように両検出コイル1a,1
bに誘起される基本波電圧は正常運転時と殆んど変わら
ないが、各瞬時における高調波電圧は対応する磁気空隙
４が小さくなる方の波高値が増えて対応する磁気空隙４
が大きくなる方の波高値が減るため、検出部７の出力端
には第15図に示すように前記波高値の異なる両高調波電
圧の瞬時値の差が検出電圧として現われる。

このように、正常運転時にはほぼ零であった検出部７の
検出電圧が異常運転時に増加方向に変化するので、この
変化を電圧変化量として電圧計などの指示器８に支持さ
せることにより、キャンドモータにおいては軸受摩など
による回転子の偏心回転、芯ぶれ運転、欠相運転、短絡
運転およびキャンの変形接触などの異常運転を検出する
ことができる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、半径方向空隙型キャンドモータにおいては、
軸受摩耗によって回転子が振れ回わり回転する場合は問
題ないが、軸受摩耗によって回転子が一定方向に偏った
状態で回転する場合、すなわち偏心回転する場合は、前
記第８図に示すように両検出コイルを図の上下方向に巻
装すると、軸受摩耗に対する検出感度は、軸受摩耗が上
下方向に生じて回転子が上下方向に偏心して回転する場
合が最大で、上下方向から逸れるに連れて低下し、左右
方向では大幅に低下して最小となり、すなわち検出感度
に強い指向性を有する欠点がある。

これに対処するため、上下方向に巻装した２個の検出コ
イルにて構成した検出部に加えて左右方向に巻装した２
個の検出コイルにて構成した検出部を設けてそれぞれに
別個の指示器を接続することが考えられるが、２個の指
示器が必要でその分割高となることは勿論、大半が防爆
構造を要求されるキャンドモータにもう１個の指示器を
追加するための構造変更が相当コスト高につく問題があ
る。

そこで、この軸受摩耗に対する検出感度の指向性の問題
を解決する別の手段として、特公昭60−52654号公報
に、第16図に示すように、極対数が３倍数でない交流回
転電機の鉄心２に、空間角でほぼ120゜隔てて検出コイ
ル1a,1b,1cを巻装し、それら３個の検出コイル1a,1b,1c
を直列に接続して合成電圧をうるようにしたことを特徴
とする交流回転電機の軸受摩耗の検出装置、および図示
しないが、極対数が３倍数でかつ12倍数でない交流回転
電機の鉄心に、空間角でほぼ90゜隔てて検出コイルを巻
装し、それら４個の検出コイルを直列に接続して合成電
圧をうるようにした交流回転電機の軸受摩耗の検出装置
が提案されている。

しかし、３個の検出コイルを設けた前者の発明によれ
ば、同公報に記載の軸受摩耗量（偏心量）と検出電圧と
の関係を示す図面を転記した第17図と、前記特公昭58−
54580号公報に記載の２個の検出コイルによるラジアル
軸受摩耗量と検出電圧との関係および負荷電流と検出電
圧との関係を示す図面をそれぞれ転記した第18図および
第19図との対比から明らかなように、軸受摩耗量（偏心
量）の変化に対する検出電圧の変化率が２個の検出コイ
ルの場合より相当低く、すなわち検出感度が相当悪く、
およびモータ負荷が変化すると２個の検出コイルの場合
には僅かしか変化しなかった検出電圧が大幅に変化する
ので、検出電圧の増大が軸受摩耗によるものかモータ負
荷変化によるものかの判別が困難で非現実的であり、加
えて極対数が３の倍数である６極機が主流を占めるキャ
ンドモータ攪拌機には殆んど適用できない。

また、４個の検出コイルを設けた後者の発明によれば、
極対数が３の倍数でかつ12の倍数でないものに限定され
るので、一般に採用されている２極、４極、６極および
８極のキャンドモータのうち、６極機にしか適用でき
ず、生産台数の殆んどを占める２極機と４極機、特に過
半数を占める２極機に適用できない。

本発明は、前記問題点に鑑みなされたもので、軸受摩耗
に対する検出感度の指向性の問題を解消するとともに、
モータ負圧変化に殆んど左右されずに軸受摩耗が検出で
き、全ての極対数の半径方向空隙型キャンドモータに適
用できるキャンドモータの運転監視装置を提供するもの
である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明者らは、前記第８図
および第９図に示すように半径方向空隙型キャンドモー
タの固定子鉄心２に２個の検出コイル1a,1bを空間角で1
80度離して設けた構成の運転監視装置において、回転子
９が両検出コイル1a,1bを通る固定子中心線l_Sに対して
直角方向に偏心して回転した場合には、両検出コイル1
a,1bに磁気空隙４を隔ててそれぞれ対向する回転子溝６
の関係位置が回転子９の回転方向に対して互いに逆方向
にずれるために、両検出コイル1a,1bに誘起される高調
波電圧の移送が回転子９の回転偏心量に応じて一方の検
出コイル1aまたは1bにおいては進み、他方の検出コイル
1bまたは1aにおいては遅れて高調波電圧に位相差が生
じ、この位相差によって検出電圧が発生することを突き
止め、前記回転子９が両検出コイル1a,1bを通る固定子
中心線l_Sの方向に偏心して回転した時の高調波電圧の波
高値の差によって生じる検出電圧に対してこれに直角の
方向に偏心して回転した時の高調波電圧の位相差によっ
て生じる検出電圧が近い値となるように、前記高調波電
圧の波高値の差および位相差の大小を決定するキャンド
モータの各部設計値を適宜選定することによって無指向
性に近い検出感度特性が得られるとの技術的思想に到達
した。

この技術的思想に基づき、本発明のキャンドモータの運
転監視装置は、半径方向空隙型キャンドモータの固定子
鉄心に空間角で180度離して２個の検出コイルを設け、
この両検出コイルに磁気空隙を隔ててそれぞれ対向する
回転子鉄心の回転子溝の関係位置が同じくなるようにこ
の回転子溝の数を偶数に定め、前記両検出コイルに誘起
される電源周波数に同期した基本波電圧と前記回転子溝
数によって決定される周波数をもつ高調波電圧に関し
て、前記基本波電圧が互いに打消されかつ前記高調波電
圧の瞬時値の差が検出されるように前記両検出コイルを
直列に接続して検出部を構成し、前記固定子鉄心と前記
回転子鉄心との正規の磁気空隙長Ｇ、前記回転子鉄心の
外径Ｄ、前記回転子溝数N₂および回転子の最大許容回転
偏心量gmを、 の関係を満足するように設定したものである。

（作用） 本発明のキャンドモータの運転監視装置によれば、キャ
ンドモータを運転すると、両検出コイルには電源周波数
に同期した基本波電圧に回転子溝数によって決定される
周波数をもつ高調波電圧が重畳した電圧が誘起され、両
検出コイルを直列に接続した検出部の出力端には基本波
電圧が互いに打消されて高調波電圧の瞬時値の差が検出
電圧として現われる。

そして、回転子が正規の磁気空隙長Ｇを保って回転して
いる時は、両検出コイルに誘起される高調波電圧はほぼ
同相同値であるので検出電圧は殆んど生じず、回転子が
両検出コイルを通る固定子中心線の方向に偏心して回転
すると、検出コイルに誘起される高調波電圧はその位置
を同じにして一方の波高値が増えて他方の波高値が減る
ため、回転偏心両の増加に伴ってこの波高値の差による
検出電圧が増大し、回転子が両検出コイルを通る固定子
中心線に直角の方向に偏心して回転すると、両検出コイ
ルに誘起される高調波電圧はその波高値を同じにして一
方の位相が進み他方の位相が遅れるため、回転偏心量の
増加に伴ってこの位相差による検出電圧が増大し、回転
子がそれ以外の方向に偏心回転すると、両検出コイルに
誘起される高調波電圧は一方の波高値が増えて他方の波
高値が減るとともに一方の位相が進んで他方の位相が遅
れるので、回転偏心量の増加に伴って波高値の差と位相
差とによる検出電圧が増大するが、正規の磁気空隙長
Ｇ、回転子鉄心の外径Ｄ、回転子溝数N₂および回転子の
最大許容回転偏心量gmを の関係を満足するように設定したので、回転子が最大許
容回転偏心量gmで偏心回転した場合の検出電圧は、偏心
方向が両検出コイルを通る固定子中心線の方向またはこ
れに直角の方向とのいずれか一方をとなる時に最大値を
示し、他方となる時に最大値の3/4以上である最小値を
示すこととなり、従って偏心方向による差異はあまり生
じず、軸受摩耗に対して無指向性に近い検出感度特性が
得られる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図乃至第３図は、本発明をキャンドモータポンプに
適用した実施例を示し、11ポンプ12と半径方向空隙型キ
ャンドモータ13を液密に一体に結合してなるキャンドモ
ータポンプで、固定子鉄心14の固定子溝15に固定子巻線
16を巻回してなる固定子17を固定子枠18に挿着し、固定
子17の内周面に薄肉円筒状の固定子キャン19を密着挿入
してその両端縁を固定子枠18に液密に溶着し、回転子鉄
心20の回転子溝21に回転子導体22を装着してなる回転子
23に回転軸24を挿着し、回転子23の外周面に薄肉円筒状
の回転子キャン25を被着し、固定子17に回転子23を固定
子キャン19と回転子キャン25とのキャン隙間26を介して
対向配設し、回転軸24を軸受箱27a,27bに装着したすべ
り軸受28a,28bにてスリーブ29a,29bおよびスラストカラ
30a,30bを介して軸支して前記キャンドモータ13を構成
する。

また、固定子鉄心14に２個の検出コイル31a,31bを空間
角で180度離して設け、本実施例においてはそれぞれ鉄
心歯部32の１個所を囲んで巻回して固定子溝15に埋設
し、この両検出コイル31a,31bに固定子キャン19と回転
子キャン25との肉厚およびキャン隙間26長とからなる間
隔、すなわち固定子鉄心14と回転子鉄心20との磁気空隙
33を隔ててそれぞれ対向する回転子溝21との関係位置が
同じくなるようにこの回転子溝21の数を偶数に定め、前
記両検出コイル31a,31bに誘起される電源周波数に周期
した基本波電圧と回転子溝21の数によって決定される周
波数をもつ高調波電圧に関して、基本波電圧が互いに打
消されかつ高調波電圧の瞬時値の差が検出されるように
両検出コイル31a,31bを直列に接続して検出部34を構成
し、この検出部34出力端35,35に指示器36を接続する。

そして、回転子23が固定子17の中心軸O_Sに対して偏心せ
ずに同心で回転する時の固定子鉄心14と回転子鉄心20と
の正規の磁気空隙長Ｇ、回転子鉄心20の外径Ｄ、回転子
溝数N₂および回転子23が固定子17の中心軸O_Sに対して偏
心して回転する際の最大許容回転偏心量gmを、 の関係を満足するように設定する。

なお、一般にキャンドモータポンプ11においては、ポン
プ効率を向上させるためにポンプ12のインペラ37とケー
シング38との回転隙間39a,39bをキャン隙間26よりも狭
く設定するので、すべり軸受28a,28bが摩耗してインペ
ラ37がケーシング38に接触し始める時の回転子23の回転
偏心量を最大許容回転偏心量gmとしてもよいが、殆んど
の場合、インペラ37がケーシング38に接触して回転して
も実用上支障はなく、あるいはポンプ効率をさらに向上
させるために意図的にインペラ37を接触回転させること
もあるので、本実施例においては、すべり軸受28a,28b
が摩耗して回転子23が偏心して回転し、回転子キャン25
が固定子キャン19に接触し始める時の回転子23の回転偏
心量を最大許容回転偏心量gmとする。

次に、この実施例の作用について説明する。

電源を投入してキャンドモータポンプ11を運転すると、
両検出コイル31a,31bにそれぞれ磁束が鎖交して電圧が
誘起される。

この誘起電圧は電源周波数に同期した基本波電圧に回転
子溝数N₂によって決定される周波数をもつ高調波電圧、
詳しくは、 で表わされる周波数をもつ高調波電圧が重畳した電圧で
ある。

そして、両検出コイル31a,31bに誘起される電圧のう
ち、基本波電圧については回転子23が偏心回転してもほ
ぼ同相同値となるので互いに打消されるが、高調波電圧
については回転子23の回転偏心量と偏心方向に応じて一
方の波高値が増えて他方が減り、一方の位相が進んで他
方が遅れるなど両検出コイル31a,31bに誘起される高調
波電圧に差異が生じるので、この高調波電圧の差が検出
部34の出力端35,35間に検出電圧として現われる。

すなわち、回転子23が固定子17の中心軸O_Sに同心で回転
している時には、上方の検出コイル31aに誘起される高
調波電圧V_Haと下方の検出コイル31bに誘押される高調波
電圧V_Hbは、論理的には、 V_Ha＝A₀ sin ωｔ V_Hb＝B₀ sin ωｔ＝A₀ sin ωｔ と、同相同値となるので検出電圧V_Hdは V_Hd＝V_Ha−V_Hb＝０ と生じないが、すべり軸受28a,28bが摩耗して回転子23
が両検出コイル31a,31bを通る固定子中心線l_Sの方向
に、例えば第４図に示すように下方へ偏心して回転すれ
ば、両高調波電圧V_Ha,V_Hbは、 V_Ha＝A₁ sin ωｔ V_Hb＝B₁ sin ωｔ A₁＜A₀、B₁＞B₀＝A₀ と、その位相は変化しないが、上方の検出コイル31aに
誘起される高調波電圧V_Haの波高値が減り、下方の検出
コイル31bに誘起される高調波電圧V_Hbの波高値が増える
ので、この波高値の差によって V_Hd＝（A₁−B₁）sin ωｔ と検出電圧V_Hdが生じる。

ところで、前記キャンドモータ13においては、固定子キ
ャン19と回転子キャン25を設けることから、およびすべ
り軸受28a,28bの半径方向摩耗を考慮して固定子キャン1
9と回転子キャン25とのキャン隙間26を大きく設定する
ことから、固定子鉄心14と回転子鉄心20との正規の磁気
空隙長Ｇが小型機では汎用モータの３倍強程度、大型機
でも２倍強程度となっており、ならびに固定子キャン19
と回転子キャン25とのキャン隙間26、すなわち回転子23
の最大許容回転偏心量gmが正規の磁気空隙長Ｇの半分程
度となっているので、後述するように両検出コイル31a,
31bに誘起される高調波電圧V_Ha,V_Hbの波高値が固定子鉄
心14と回転子鉄心20との磁気空隙33の寸法変化にほぼ反
比例することとなる。

従って、第４図に示すように、回転子23が回転偏心量ｇ
で下方へ偏心して回転すると、上方の検出コイル31aに
対応する磁気空隙長がＧ＋ｇ、下方の検出コイル31bに
対応する磁気空隙長がＧ−ｇとなるので、両高調波電圧
V_Ha,V_Hbは、 となり、検出電圧V_Hdは、 となる。

次に、回転子23が回転偏心量ｇで両検出コイル31a,31b
を通る固定子中心線l_Sに直角の方向、例えば第５図に示
すように左方へ偏心して回転すると、右真横の磁気空気
長がＧ＋ｇ、左真横の磁気空隙長がＧ−ｇとなるが、両
検出コイル31a,31bに対応する磁気空隙長はＧから殆ん
ど変化しないので両高調波電圧V_Ha,V_Hbの波高値はほぼ
等しく、一方、両高調波電圧V_Ha,V_Hbの位相について
は、回転子23が図示矢印の反時計回転方向に回転する場
合、各回転子溝21は上方の検出コイル31a側では両検出
コイル31a,31bを通る固定子中心線l_Sを通過した後にこ
の固定子中心線l_Sに平行な回転子中心線l_Rを通過し、下
方の検出コイル31b側ではこの回転子中心線l_Rを通過し
た後に前記固定子中心線l_Sを通過するので、回転子23が
前記第２図に示すように固定子中心軸O_Sに同心で回転す
る時や前記第４図に示すように下方へ偏心して回転する
時に比べて、上方の検出コイル31aに誘起される高調波
電圧V_Haの位相が進み、下方の検出コイル31bに誘起され
る高調波電圧V_Hbの位相が遅れ、この両高調波電圧V_Ha,V
_Hbの位相差によって検出電圧V_Hdが生じる。

すなわち、この場合、両検出コイル31a,31bを通る固定
子中心線l_Sに対してこれに平行な回転子中心線l_Rの位置
が左方へｇだけ移動するので両検出コイル31a,31bに磁
気空隙33を隔ててそれぞれ対向する回転子溝21の関係位
置が左方へｇずれるが、この関係位置のずれｇは回転子
23の一溝ピッチが であることから回転子溝21の溝ピッチで ピッチとなり、電気角では に相当するので、高調波電圧V_Ha,V_Hbは、 となり、検出電圧V_Hdは、 となる。

従って、回転子23が両検出コイル31a,31bを通る固定子
中心線l_Sの方向およびこれに直角の方向へそれぞれ最大
許容回転偏心量gmで偏心して回転した時の検出電圧V_Hd
を等しくするには、（２）式における検出電圧V_Hdの波
高値 と（３）式における検出電圧V_Hdの波高値 を と等しくすればよく、すなわち、 となるように、正規の磁気空隙長Ｇ、回転子鉄心20の外
径Ｄおよび回転子溝数N₂を選定すればよく、また、例え
ば前記Ｋの値が4/3となるように選定すれば、回転子23
が両検出コイル31a,31bを通る固定子中心線l_Sの方向にg
m偏心して回転した時の検出電圧V_Hdに対してこれに直角
の方向にgm偏心して回転した時の検出電圧V_Hdは3/4とな
る。

次に、回転子23が上下左右以外の方向、すなわち両検出
コイル31a,31bを通る固定子中心線l_Sおよびこれに直角
の方向以外へ偏心して回転する時の検出電圧V_Hdを表わ
す一般式について説明する。

第６図に示すように、回転子23が回転偏心量ｇで検出コ
イル31a,31bを通る固定子中心線l_Sに直交する固定子中
心線l_Hに対して反時計回転方向にα〔rad〕離れた方向
へ偏心して回転すると、上方の検出コイル31aに対応す
る磁気空隙長の減少分ΔGaは、 ▲▼＝gsinα、▲▼＝gcosα となり、下方の検出コイル31bに対応する磁気空隙長の
増加分ΔGbは、 となる。

また、両検出コイル31a,31bに磁気空隙33を隔てそれぞ
れ対向する回転子溝21の関係位置は回転子23の中心角
で、 ずれ、この中心角βのずれは回転子23の一溝ピッチの中
心角が であることからこの一溝ピッチの中心角の となり、電気角では、 に相当する。

従って、上方の検出コイル31aに誘起される高調波電圧V
_Haおよび下方の検出コイル31bに誘起される高調波電圧V
_Hbは、 となり、検出電圧V_Hbは、 となる。

ここで、回転子23が前記第４図に示すように回転偏心量
ｇで下方へ偏心して回転する時の検出電圧V_Hdを（５）
式から求めると、α＝3/2πであるので、 となり、検出電圧V_Hdは、 となって（２）式と同じとなる。

また、回転子23が前記第５図に示すように回転偏心量ｇ
で左方へ偏心して回転する時の検出電圧V_Hdを（５）式
から求めると、α＝πであるので、 となるが、殆んど全てのキャンドモータにおいては、 であるので、 となり、キャンドモータの設計上まずあり得ない寸法比
の であっても、 となるので、 ΔGa＝ΔGb≒０ となり、また、 となるが、前記のように の値がかなり小さいので、 と置くことができて、 となり、検出電圧V_Hdは、 となって（３）式と同じとなる。

そして、キャンドモータに適用し得る前記Ｇ、gm、Ｄお
よびN₂の組み合わせのうち（１）式の関係を満足する種
々の組合せについて、回転偏心量ｇが最大許容回転偏心
量gmとなる時の各偏心方向における検出電圧V_Hdを
（５）式に基づいて計算した結果、検出電圧V_Hdは回転
子23が両検出コイル31a,31bを通る固定子中心線l_Sの方
向とこれに直角の方向のいずれか一方に偏心して回転し
た時に最大値を示し、他方に偏心して回転した時に最小
値を示し、それ以外の方向に偏心して回転した時は両者
の中間値になることが分った。このことから、前記G,g
m,DおよびN₂によって定まる前記（４）式の は検出感度の指向性を示す一種の係数であり、回転偏心
量ｇが最大許容回転偏心量gmの時の検出電圧V_Hdは、例
えばＫ＝1.2の場合においては、偏心方向が両検出コイ
ル31a,31bを通る固定子中心線l_Sに直角の方向となる時
に最小値を示し、前記固定子中心線l_Sの方向となる時に
最小値の1.2倍となる最大値を示し、Ｋ＝0.8の場合にお
いては、偏心方向が前記固定子中心l_Sに直角の方向とな
る時に最大値を示し、前記固定子中心線l_Sの方向となる
時に最大値の0.8倍となる最小値を示すこととなる。

ところで、本実施例においても同様であるが、前記特公
昭58−54580号公報に記載の「回転電機運転監視装置」
の発明を適用したキャンドモータの運転監視装置におい
ては、回転子23の回転を円滑にするためにすべり軸受28
a,28bとスリーブ29a,29bの間に10分の1mm程度の狭い回
転摺動隙間が設けられること、キャンドモータ13を構成
する各部材の半径方向寸法公差の積み重ねに起因してす
べり軸受28a,28bの内周面が固定子中心軸O_Sに対して完
全に同心ではなく数10分の1mm程度偏心すること、両検
出コイル31a,31bに誘起される基本波電圧は固定子17の
若干の電磁気的不平衡によって完全には打消されないこ
となどに起因して、軸受摩耗のない初期状態であっても
検出電圧V_Hdは零とはならず、回転子23が両検出コイル3
1a,31bを通る固定子中心線l_Sの方向に最大許容回転偏心
量gmで偏心回転した時の検出電圧V_Hdの10数％乃至数10
％を示すことから、およびキャンドモータ13の負荷変化
に伴って検出電圧V_Hdが数10％変化することから、検出
電圧V_Hdの値によって回転子23の回転偏心量ｇを検知し
て軸受摩耗量を正確に把握するというよりは軸受摩耗の
進行度合をおおまかに捉えるという性質の装置であり、
これに鑑みれば、回転子23が両検出コイル31a,31bを通
る固定子中心線l_Sの方向およびこれに直角の方向にそれ
ぞれ最大許容回転偏心量gmで偏心回転した時の検出電圧
V_Hdの大なる方に対する小なる方の比、すなわち は１に近い程望ましいが3/4程度以上であれば充分実用
に供することができる。

従って、正規の磁気空隙長Ｇ、回転子鉄心23の外径Ｄ、
回転子溝数N₂および最大許容回転偏心量gmを（１）式の
関係を満足するように設定することによって、回転子23
の偏心回転における検出電圧V_Hdの偏心方向による差異
はあまり生じず軸受摩耗に対して無指向性に近い検出感
度特性が得られる。

次に、第７図は、前記第１図乃至第３図に示す構成では
あるが（１）式の関係を満足しない下記仕様および寸法
の従来例のキャンドモータの運転監視装置において、す
べり軸受28a,28bとスリーブ29a,29bに代えて図示しない
玉軸受にて回転軸24を軸支し、この玉軸受を早着した軸
受箱27a,28bを固定子枠18に偏心させて取着することに
より、回転子23を偏心して回転させて検出部34の検出電
圧V_Hdを測定したグラフを示す。

このグラフにおいて、実線で結んだ×印は、回転偏心量
ｇがそれぞれ0.25mm、0.5mmおよび0.7mmの場合に第６図
にαにて表わす偏心方向を０からπ/4〔rad〕ずつ変化
させた時の検出電圧V_Hdの測定値を示し、点線は、最大
許容回転偏心量gm＝0.7mmの場合に検出電圧V_Hdの測定値
の最大値と（５）式による計算値の最大値とが一致する
ように（５）式の波高値A₀を定め、前記各回転偏心量ｇ
において計算により求めた偏心方向αに対する検出電圧
V_Hdの特性曲線を示す。

この測定例においては、 と（１）式の関係を満足しないが、測定値と（５）式に
よる計算値とがほぼ一致しているので検出電圧V_Hdの回
転偏心量ｇと偏心方向αとによる特性が（５）式にて表
わされることが証明され、このことから、および偏心方
向α＝3/2πの場合、すなわち回転子23が両検出コイル3
1a,31bを通る固定子中心線l_Sの方向に（第４図に示すよ
うに下方に）偏心回転した場合において、回転偏心量ｇ
が0.25mmと0.5mmの時の検出電圧V_Hdの測定値と計算値と
が極めて近い値となっており、回転子キャン25を取りは
ずして回転偏心量ｇを正規の磁気空隙長の3/5である0.9
mmにした時の にて示す検出電圧V_Hdの測定値と にて示す検出電圧V_Hdの測定値とがかなり近い値となっ
ていることから、正規の磁気空隙長Ｇが汎用モータの２
倍以上と大きくかつ最大許容回転偏心量gmが正規の磁気
空隙長Ｇの半分程度となっているキャンドモータ13にお
いては、回転子23が両検出コイル31a,31bを通る固定子
中心線l_Sの方向に偏心回転した時に両検出コイル31a,31
bに誘起される高調波電圧V_Ha,V_Hbの波高値は固定子鉄心
16と回転子鉄心20との磁気空隙33の寸法変化にほぼ反比
例することが証明される。

〔発明の効果〕

本発明のキャンドモータの運転監視装置によれば、固定
子鉄心と回転子鉄心との正規の磁気空隙長Ｇ、回転子鉄
心の外径Ｄ、回転子溝数N₂および回転子の最大許容回転
偏心量gmを、 の関係を満足するように、キャンドモータの設計を予め
考慮することによって、回転子が最大許容回転偏心量gm
で偏心回転した時の検出電圧の値は最大値を１とすると
最少値が3/4以上となって偏心方向による差異があまり
生じず軸受摩耗に対して無指向性に近い検出感度特性が
得られ、２個の検出コイルからなる検出部を２組設ける
場合のように指示器、特に防爆構造のものが２個必要で
コスト高につくことがなく、前記特公昭60−52654号公
報に記載の発明を適用してキャンドモータの固定子鉄心
に空間角でほぼ120度隔てて設けた３個の検出コイルを
直列に接続した場合のように極対数が３の倍数でないキ
ャンドモータに限定されたり、キャンドモータの負荷変
化によって検出電圧が大幅に変化して検出困難となるこ
とがなく、および前記特公昭60−52654号に記載の発明
を適用してキャンドモータの固定子鉄心に空間角でほぼ
90度隔てて設けた４個の検出コイルを直列に接続した場
合のように極対数が３の倍数でかつ12の倍数でないもの
に限定されることがなく、キャンドモータの負荷変化に
殆んど左右されずに軸受摩耗が検出でき、全ての極対数
の半径方向空隙型キャンドモータに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のキャンドモータの運転監視装置をキャ
ンドモータポンプに適用した実施例を示す一部を切欠い
た正面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線横断面図、第３図
は同上回路図、第４図は同上実施例において回転子が下
方へ偏心した時の状態を示す説明図、第５図は同上左方
へ偏心した時の状態を示す説明図、第６図は同上右上方
へ偏心した時の状態を示す説明図、第７図は従来例の半
径方向空隙型キャンドモータの運転監視装置において、
回転子の回転偏心量をパラメータとして偏心方向に対す
る検出電圧の関係を示す測定値および計算値を示す特性
図、第８図は２個の検出コイルにて検出部を構成した運
転監視装置を２極の半径方向空隙型誘導電動機に適用し
た従来例を示す横断面図、第９図は同上回路図、第10図
乃至第15図は同上従来例の動作を説明する波形図、第16
図は３個の検出コイルにて検出部を構成した従来例の運
転監視装置における原理的ブロック図、第17図は同上従
来例における軸受摩耗量（偏心量）と検出電圧との関係
を示す特性図、第18図および第19図は第８図と第９図に
示す２個の検出コイルにて検出部を構成した従来例の軸
受摩耗量と検出電圧との関係、およびモータ負荷電流と
検出電流との関係を示す特性図である。 13……半径方向空隙型キャンドモータ、14……固定子鉄
心、20……回転子鉄心、21……回転子溝、23……回転
子、31a,31b……検出コイル、33……磁気空隙、34……
検出部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半径方向空隙型キャンドモータの固定子鉄
   心に空間角で180度離して２個の検出コイルを設け、こ
   の両検出コイルに磁気空隙を隔ててそれぞれ対向する回
   転子鉄心の回転子溝の関係位置が同じくなるようにこの
   回転子溝の数を偶数に定め、前記両検出コイルに誘起さ
   れる電源周波数に同期した基本波電圧と前記回転子溝数
   によって決定される周波数をもつ高調波電圧に関して、
   前記基本波電圧が互いに打消されかつ前記高調波電圧の
   瞬時値の差が検出されるように前記両検出コイルを直列
   に接続して検出部を構成し、前記固定子鉄心と前記回転
   子鉄心との正規の磁気空隙長Ｇ、前記回転子鉄心の外径
   Ｄ、前記回転子溝数N₂および回転子の最大許容回転偏心
   量gmを、 の関係を満足するように設定したことを特徴とするキャ
   ンドモータの運転監視装置。