屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置的制作方法

專利名稱：屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測屏蔽電動機的軸方向的軸承磨損的軸向軸承磨損檢測裝置。
背景技術：
一般，屏蔽電動機主要用于泵驅動，由于也用于化工設備等，所以要求高可靠性。
在用于屏蔽電動機泵時，屏蔽電動機與泵構成不漏液的一體結構，不能通過目視監視內部狀態。旋轉驅動泵的葉輪的屏蔽電動機的轉子多由用泵液潤滑的滑動軸承支撐著，但為了使屏蔽電動機有效運轉，需要從外部監視滑動軸承的磨損狀態。
因此，例如，特公昭57-21924號公報和特開平10-80103號公報或特開平11-148819號公報等提出一種軸向軸承磨損檢測裝置，在屏蔽電動機的定子的軸向兩端部設置軸向位置檢測線圈，通過比較這些軸向位置檢測線圈產生的電壓差，檢測由滑動軸承支撐旋轉的轉子的軸向位置，根據這些轉子的軸向位置推測軸方向的軸承磨損量。
圖6表示以往的軸向軸承磨損檢測裝置的電路圖。
軸向磨損檢測部11具有設在定子前側和后側兩端部上的軸向位置檢測線圈Cf、Cr，這些軸向位置檢測線圈Cf、Cr串聯連接，同時中間部12接地。定子前側的軸向位置檢測線圈Cf的端部13通過放大器14和整流平滑電路15連接差動放大器16的一方輸入端，定子后側的軸向位置檢測線圈Cr的端部17通過放大器18和整流平滑電路19連接差動放大器16的另一方輸入端，差動放大器16的輸出端通過軸向零點調整電路20連接輸出端子21。
為了根據各軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓差正確檢測轉子的軸向位置，需要調整各軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓差信號和由軸承支撐著的轉子的軸向位置的關系，即需要調整零點，為了進行該零點調整而采用軸向零點調整電路20。
在軸向零點調整電路20連接可變電阻器22，在可變電阻器22的一方端子23連接恒壓電源的負電壓V-，在可變電阻器22的另一方端子24連接恒壓電源的正電壓V+。
另外，圖7是表示軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓和轉子的軸向位置的關系的曲線圖。
曲線圖中的縱軸表示軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的交流輸出電壓，橫軸表示轉子的軸向位置，所以中心的0mm位置表示轉子的機械中心位置，左側的負方表示屏蔽電動機的后側，右側的正方表示前側。
軸向位置檢測線圈Cf產生的電壓曲線和軸向位置檢測線圈Cr產生的電壓曲線的交叉點，成為各軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓相等時的電中心位置。電中心位置和機械中心位置由于設計上或制作上的原因產生偏離，圖7表示約偏離1mm。
并且，在圖6所示的軸向零點調整電路20中，在將電氣上的約1mm的偏離對準機械上的0mm的中心位置時，可通過調整連接于恒壓電源的正和負電源V+、V-之間的可變電阻器22，來除去在轉子位于機械中心位置0mm時的電輸出信號。
另外，圖8是表示在屏蔽電動機的電源電壓發生變化時，圖7所示的軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓如何變化的曲線圖。
相對屏蔽電動機的電源電壓例如200V時的軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓，屏蔽電動機的電源電壓例如增大到220V時，軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓增大，例如降低到180V時，軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓減小。如果觀察各軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓相對軸向位置的曲線，相對電源電壓大致平行移動。
另外，圖9是表示利用圖6所示的以往的包括軸向零點調整電路20的軸向軸承磨損檢測裝置處理圖7所示的軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓時的輸出的曲線圖。
在屏蔽電動機的電源電壓為200V時，通過用軸向零點調整電路20調整零點，轉子的軸向位置和輸出端子21的輸出的關系成為在軸向位置為0mm時通過0V的大致直線。
可是，如果屏蔽電動機的電源電壓與調整零點時不同，例如增減為220V或180V，相對軸向位置的輸出曲線平行移動，產生零位置的基準變動的問題。
作為該問題的原因，可以認為是由于軸向位置為0mm時的軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓差因電源電壓的大小而變動。即，如果電源電壓與調整零點時不同，則如圖8所示，由于各軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓變動，轉子位于0mm位置時的軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓差變動，產生如圖9所示輸出特性那樣的平行移動。
相對軸向位置的輸出特性如果成為圖9所示狀態，在屏蔽電動機的電源電壓為與調整零點時不同的一定電壓的情況下，軸向位置的基準偏向前側和后側任一方，在屏蔽電動機的電源電壓變動的情況下，將會產生軸承未磨損卻輸出磨損或軸承磨損卻輸出未磨損的信息的問題。
這樣，在以往的軸向零點調整電路中，從即使屏蔽電動機的電源電壓變動也不發生變化的恒壓電源通過可變電阻器22供給一定電壓，并調整可變電阻器22，使得在轉子位于軸向基準位置時，軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓差為零，但是，由于軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓依賴于屏蔽電動機的電源電壓，這些軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓差也依賴于屏蔽電動機的電源電壓，所以在屏蔽電動機的電源電壓成為與調整零點時不同的電壓時，具有即使轉子的軸向位置沒有變化，也產生軸承未磨損卻輸出磨損信息、或軸承磨損卻輸出沒有磨損的信息的錯誤動作的問題。

發明內容
本發明就是鑒于上述情況而提出的，其目的是提供一種相對屏蔽電動機的電源電壓變動，可以高精度地檢測軸向軸承磨損的屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置。
本發明的屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置具有軸向位置檢測線圈，設在具有定子和轉子的屏蔽電動機的定子的軸方向上的兩端部上；軸向位置檢測電路，根據這些軸向位置檢測線圈產生的電壓之差，檢測轉子相對定子的軸向位置；軸向零點調整電路，將與所述屏蔽電動機的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子位于軸向基準位置時的所述軸向位置檢測電路的兩軸向位置檢測線圈的電壓差調整為零。
并且，根據該結構，利用軸向位置檢測電路，根據設在定子的軸向兩端部上的軸向位置檢測線圈所產生的電壓之差，檢測轉子的軸向移動位置。利用軸向零點調整電路，將與屏蔽電動機的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子位于軸向基準位置時的軸向位置檢測電路的兩軸向位置檢測線圈的電壓差調整為零。在屏蔽電動機的電源電壓變動時，軸向零點調整電路的偏置電源也同樣變動，可以高精度地檢測軸向軸承磨損，而不影響軸向零點調整電路的零點調整。
另外，本發明的屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置，把至少一方軸向位置檢測線圈產生的電壓作為軸向零點調整電路的偏置電源。根據該結構，不使用其它電源，利用簡單的電路結構就能高精度地檢測軸向軸承磨損。
另外，本發明的屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置，把一方軸向位置檢測線圈產生的電壓作為軸向零點調整電路的偏置電源的正電源，把另一方軸向位置檢測線圈產生的電壓作為軸向零點調整電路的偏置電源的負電源。并且，根據該結構，不使用特別的電源，利用簡單的電路結構就能高精度地檢測軸向軸承磨損。


圖1是表示本發明的一實施方式的屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置的電路圖。
圖2是將使用該軸向軸承磨損檢測裝置的屏蔽電動機泵的一部分被切開的主視圖。
圖3是在定子的1個齒部的端部上設置該軸向軸承磨損檢測裝置的軸向位置檢測線圈的局部立體圖。
圖4是應用該軸向軸承磨損檢測裝置的屏蔽電動機泵的概略圖。
圖5是表示利用軸向軸承磨損檢測裝置處理軸向位置檢測線圈產生的電壓時的輸出的曲線圖。
圖6是以往的軸向軸承磨損檢測裝置的電路圖。
圖7是表示以往的軸向位置檢測線圈產生的電壓和轉子的軸向位置的關系的曲線圖。
圖8是表示在屏蔽電動機的電源電壓發生變化時，圖7所示的軸向位置檢測線圈產生的電壓如何變化的曲線圖。
圖9是表示利用圖6所示的以往的包括軸向零點調整電路的軸向軸承磨損檢測裝置處理如圖7所示的軸向位置檢測線圈產生的電壓時的輸出的曲線圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1～圖5說明本發明的實施方式。
圖2是將使用該軸向軸承磨損檢測裝置的屏蔽電動機泵的一部分切開的主視圖。
31表示屏蔽電動機泵，該屏蔽電動機泵31由泵32和半徑方向氣隙型屏蔽電動機33液體密封地結合為一體而構成。
屏蔽電動機33，在定子鐵心34的定子槽35纏繞定子線圈36構成的定子37被插裝在定子框38中，在定子37的內周面緊密地插入由不銹鋼等非磁性體形成為薄壁圓筒狀的定子殼39，該定子殼39的兩端邊緣液體密封地熔覆在定子框38上。并且，旋轉軸44插裝于在轉子鐵心40的轉子槽41安裝轉子導體42構成的轉子43上，在轉子43的外周面被覆著由不銹鋼等非磁性體形成為薄壁圓筒狀的轉子殼45。定子37和轉子43隔著定子殼39和轉子殼45的殼間隙46相對配置，旋轉軸44構成為通過套筒49a、49b和推力環50a、50b樞軸支撐在安裝于軸承箱47a、47b上的滑動軸承即軸承48a、48b上。
在定子鐵心34上，以相對定子鐵心34的軸心離開180度空間角度、并且纏繞在定子鐵心34的整個1個齒部上的狀態，配置著一對半徑方向位置檢測線圈C1、C2。
在屏蔽電動機33突起設置從定子框38的局部與該定子框38內部連通的端子箱53，在該端子箱53的上部設置帶有玻璃制觀察窗的對應防爆結構的密閉容器55。在該密閉容器55內收容著包含于屏蔽電動機33的運轉監視裝置中的軸向軸承磨損檢測裝置的一部分。
另外，泵32具有液體密封地安裝在屏蔽電動機33的定子框38上的泵殼57、和在該泵殼57內安裝于旋轉軸44上的葉輪58。泵32內的葉輪58通過隔著套筒49a、49b由軸承48a、48b支撐的轉子43被驅動旋轉，通過推力環50a、50b和軸承48a、48b的接觸來限制在軸方向上的移動。
下面，圖3表示在定子的1個齒部端部設有軸向軸承磨損檢測裝置的軸向位置檢測線圈的部分立體圖。
在定子鐵心34的1個齒部60的一方端部61a附近設置切槽61b，形成小的鐵心部61，在該鐵心部61周邊的定子槽35內纏繞設置一方的軸向位置檢測線圈Cf。雖然未圖示，但在齒部60的另一端，同樣設置另一方的軸向位置檢測線圈Cr。
下面，圖4表示使用軸向軸承磨損檢測裝置的屏蔽電動機泵31的概略圖。在屏蔽電動機33的定子鐵心34上方的軸向兩端部，設置檢測轉子43的軸向位置、即軸承48a、48b的軸向磨損的一對軸向位置檢測線圈Cf、Cr。并且，在下方的1個齒部設置檢測軸承48a、48b的半徑方向磨損的半徑方向位置檢測線圈C1，同時在與半徑方向位置檢測線圈C1相對的1個齒部設置未圖示的另一方的半徑方向位置檢測線圈C2，并將這些半徑方向位置檢測線圈C1、C2串聯連接。
此處，說明軸承48a、48b的軸向磨損的檢測。把屏蔽電動機33的泵32側稱為前側，把與泵32相反的一側稱為后側。
轉子43向軸方向的移動，通過葉輪58所處的前側的軸承48a和推力環50a的接觸來限制向前側的移動，反之，通過軸承48b和推力環50b的接觸來限制向后側的移動。
在軸承48a、48b沒有軸向磨損的狀態下，轉子43在軸向自由移動的范圍、即轉子43的軸向間隙雖因泵32的大小和結構而不同，但約為1～2mm，在通常運轉時，轉子43位于該軸向間隙范圍內。
在通常運轉時，轉子43的軸向位置處于前側的軸承48a和推力環50a接觸旋轉的位置、或后側的軸承48b和推力環50b接觸旋轉的位置，但如果軸承48a、48b在軸向有1mm左右的磨損，則形成泵32的葉輪58的前面或后面與泵殼57或軸承箱47a接觸的結構。
因此，考慮到這些情況，檢測軸承48a、48b的軸向磨損時，需要將轉子43的軸向移動監視在約±2.5mm的范圍內。
并且，在定子鐵心34的兩端部設置軸向位置檢測線圈Cf、Cr，根據這些軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓差，可以得知轉子43的軸向移動。
下面，圖1表示軸向軸承磨損檢測裝置的電路圖。
71表示軸向磨損檢測部，該軸向磨損檢測部71具有設在定子37的兩端部的軸向位置檢測線圈Cf、Cr，這些軸向位置檢測線圈Cf、Cr串聯連接，中間部72接地。
定子37的前側的軸向位置檢測線圈Cf的端部73通過放大器74與用于轉換成正直流電壓的整流平滑電路75連接。定子37的后側的軸向位置檢測線圈Cr的端部76通過放大器78與用于轉換為負直流電壓的整流平滑電路79連接。這些整流平滑電路75、79連接加法放大電路80的輸入端。
軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓分別被轉換為正和負直流電壓，并輸入到加法放大電路80。加法放大電路80將輸入的這些直流電壓合成，向輸出端子81輸出與該合成成比例的電壓。在輸出端子81連接根據從加法放大電路80輸出的電壓顯示與轉子43的移動方向和移動位置對應的軸向磨損情況的顯示器等。
通過放大器74、78、整流平滑電路75、79和加法放大電路80等，構成根據軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓差來檢測轉子43相對定子37的軸向位置的軸向位置檢測電路82。
在加法放大電路80連接著軸向零點調整電路83，將與屏蔽電動機33的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子43位于軸向基準位置時的軸向位置檢測電路82的兩軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓差調整為零。該軸向零點調整電路83具有用于調整零點的可變電阻器84，該可變電阻器84的一方端部85連接一方的軸向位置檢測線圈Cf的正輸出端，另一方端部86連接另一方的軸向位置檢測線圈Cr的負輸出端，中間點連接加法放大電路80的輸入端。
并且，在軸向位置檢測電路82的加法放大電路80，根據設在定子37的軸向兩端部的軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓差，輸出與轉子43的軸向移動對應的電壓。
在軸向零點調整電路83，將與屏蔽電動機33的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子43位于軸向基準位置時的加法放大電路80的兩軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓差調整為零。即，零點調整是通過可變電阻器84來調整，以使轉子43位于機械中心位置即0mm時輸出到輸出端子81的電壓為0V。
圖5是表示利用軸向軸承磨損檢測裝置處理軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓時的輸出的曲線圖。
曲線圖的橫軸表示轉子43的軸向位置，縱軸表示輸出到加法放大電路80的輸出端子81的電壓。
軸向零點調整電路83的電源不使用恒壓電源，而是把軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓分別轉換為正和負直流電壓，來用作零點調整用的電壓，由此，如果屏蔽電動機33的電源電壓變動，各軸向位置檢測線圈Cf、Cr的差電壓變動，則零點調整用電壓也同樣變動，所以即使屏蔽電動機33的電源電壓變動時，也不會影響軸向零點調整電路83的零點調整功能。
在圖5的曲線圖中，表示以屏蔽電動機33的電源電壓為參數，即電源電壓180V、200V、和220V時的加法放大電路80的輸出，但幾乎確認不到軸向位置為0mm時的偏離。
曲線圖所示的3條曲線不一致而稍有偏差，這是因為由于屏蔽電動機33的電源電壓，相對軸向位置的各軸向位置檢測線圈Cf、Cr的輸出電壓的大小發生變化，即，屏蔽電動機33的電源電壓越高，曲線的傾斜就越小，屏蔽電動機33的電源電壓越低，曲線的傾斜就越大。這種程度的偏差處于被允許的范圍內。
因此，與圖9所示以往的軸向零點調整電路相比，即使屏蔽電動機33的電源電壓變動時，也可以不受其影響地高精度地檢測軸向軸承磨損。
如上所述，通過軸向零點調整電路83，將與屏蔽電動機33的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子43位于軸向基準位置時的軸向位置檢測電路82的兩軸向位置檢測線圈Cf、Cr的電壓差調整為零，所以在屏蔽電動機33的電源電壓變動時，軸向零點調整電路83的偏置電源也同樣變動，可以高精度地檢測軸向軸承磨損，而不影響軸向零點調整電路83的零點調整。
而且，通過把一方軸向位置檢測線圈Cf產生的電壓作為軸向零點調整電路83的偏置電源的正電源，把另一方軸向位置檢測線圈Cr產生的電壓作為軸向零點調整電路83的偏置電源的負電源，不使用其它電源，利用簡單的電路結構就能高精度地檢測軸向軸承磨損。
另外，也可以把至少一方的軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓作為軸向零點調整電路83的偏置電源，該情況時，不使用其它電源，利用簡單的電路結構就能高精度地檢測軸向軸承磨損。
并且，作為軸向零點調整電路83的偏置電源，不限于使用軸向位置檢測線圈Cf、Cr產生的電壓，也可以使用電壓與屏蔽電動機33的電源電壓變動連動變化的其它電源，該情況時，可以高精度地檢測軸向軸承磨損。
本發明的屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置可以高精度地檢測軸向軸承磨損，除適用于化工設備等使用的屏蔽電動機泵以外，也可以適用于使用屏蔽電動機的各種設備。
權利要求
1.一種屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置，其特征在于，具有軸向位置檢測線圈，設在具有定子和轉子的屏蔽電動機的定子的軸方向上的兩端部上；軸向位置檢測電路，根據這些軸向位置檢測線圈產生的電壓之差檢測轉子相對定子的軸向位置；軸向零點調整電路，將與所述屏蔽電動機的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子位于軸向基準位置時的所述軸向位置檢測電路的兩軸向位置檢測線圈的電壓差調整為零。
2.根據權利要求1所述的軸向軸承磨損檢測裝置，其特征在于，把至少一方的軸向位置檢測線圈所產生的電壓作為軸向零點調整電路的偏置電源。
3.根據權利要求1所述的軸向軸承磨損檢測裝置，其特征在于，把一方的軸向位置檢測線圈所產生的電壓作為軸向零點調整電路的偏置電源的正電源，把另一方的軸向位置檢測線圈所產生的電壓作為軸向零點調整電路的偏置電源的負電源。
全文摘要
一種屏蔽電動機的軸向軸承磨損檢測裝置，軸向位置檢測電路(82)根據設在屏蔽電動機(33)的定子(37)的軸向兩端部上的軸向位置檢測線圈(Cf、Cr)產生的電壓之差，檢測轉子(43)的軸向位置。軸向零點調整電路(83)將與屏蔽電動機(33)的電源電壓成比例地變化的電壓源作為偏置電源，把轉子(43)位于軸向基準位置時的兩軸向位置檢測線圈(Cf、Cr)的電壓差調整為零。在屏蔽電動機(33)的電源電壓變動時，軸向零點調整電路(83)的偏置電源也同樣變動，可以高精度地檢測軸向軸承磨損，而不影響軸向零點調整電路(83)的零點調整。
文檔編號H02K5/12GK1559101SQ0182373
公開日2004年12月29日 申請日期2001年12月18日 優先權日2001年12月18日
發明者三里久 申請人:株式會社帝國電機制作所