JP2005204414A

JP2005204414A - モータの軸受摩耗検出装置

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Publication number: JP2005204414A
Application number: JP2004008478A
Authority: JP
Inventors: Masa Abe; 雅阿部; Eiji Otake; 英二大竹
Original assignee: Teikoku Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Teikoku Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: JP3571040B1

Abstract

【課題】キャンドモータの運転停止状態のときに回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出して正確に零点調整できる軸受摩耗検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出用ターゲットを設置していない回転子をその回転子自体から位置検出可能とする固定子の軸方向の両端部に検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2を設ける。検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2に高周波電源62から高周波信号を印加する。高周波信号を印加した両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスをインダクタンス検出手段71で検出する。検出した両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスから軸方向位置検出手段72で回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出する。キャンドモータの運転停止状態のときに回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出して零点調整できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの軸受摩耗を検出する軸受摩耗検出装置に関する。

従来、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、例えばキャンドモータポンプの場合には、キャンドモータとポンプとが一体構造の液漏れが無い構造となっているため、内部の状態は目視で監視することができない。ポンプの羽根車を回転駆動するキャンドモータの回転子はポンプ取扱液で潤滑される軸受で支承されていることが多いが、このキャンドモータを効率よく運転するには軸受の摩耗状態を外部から監視する必要がある。

そこで、キャンドモータの固定子の軸方向両端部に検出コイルを設け、運転時の回転子の回転によって両端部の検出コイルに誘起される電圧の差を比較することで、軸受に支承された回転子の軸方向位置を検出し、この回転子の軸方向位置から軸方向の軸受摩耗量を推測しようとした軸受摩耗検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、キャンドモータの固定子の１８０°間隔で対向する２つの歯部にそれぞれ歯部全周に巻回された２つの半径方向位置検出コイルを設けるとともに、これら半径方向検出コイルを基本波が互いに打ち消されるように直列に接続し、運転時の回転子の回転によって両半径方向位置検出コイルに誘起されて基本波が打ち消された電圧信号によって、軸受に支承された回転子の半径方向位置を検出し、この回転子の半径方向位置から半径方向の軸受摩耗量を推測しようとした軸受摩耗検出装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、キャンドモータの回転子または回転軸に磁性体である位置検出用ターゲットを設けるとともに、この位置検出用ターゲットの外周位置に対応して固定子キャンの周囲に複数の検出コイルを周方向に間隔をあけて等間隔に設け、そして、キャンドモータの運転時に、検出コイルに高周波信号を印加し、この高周波信号が印加された検出コイルのインダクタンスを検出し、この検出コイルのインダクタンスの変化から回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出する位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献３、４参照。）。
特開平９−２３３７６９号公報（第３−４頁、図１−２）特開２０００−３０８３１２号公報（第３頁、図５）特開平８−４３０１０号公報（第６−９頁、第１７頁、図１−４、図２０）特表２００１−５０５３１０号公報（第２１−２３頁、図１−３）

ところで、従来の軸受摩耗検出装置において、検出コイルに誘起される電圧から回転子の軸方向位置もしくは半径方向位置を正確に検出するには、検出コイルに誘起する電圧信号と軸受に支承された回転子の軸方向位置もしくは半径方向位置とを合わせる零点調整を必要としている。この零点調整は、キャンドモータの運転により回転子を回転させて検出コイルに電圧が誘起された状態で、キャンドモータの運転中に回転子を軸方向および半径方向に移動させるための調整用装置などによって回転する回転子を軸方向もしくは半径方向の任意の位置に移動させ、この回転子の軸方向位置もしくは半径方向位置と検出コイルに誘起する電圧とを対応させている。

そのため、零点調整が面倒で工数がかかるとともに、キャンドモータの運転中に回転子を軸方向もしくは半径方向に移動させるための調整用装置を必要とするために、零点調整が可能な設備を有する工場以外のキャンドモータの使用場所では零点調整が困難であり、キャンドモータの使用場所において軸受や回転子を交換したり、ガスケットの締め増しを伴う整備を必要とする場合には、キャンドモータを使用場所から工場に運び込んで零点調整しなければならない問題がある。

また、上述した位置検出装置では、運転停止時に零点調整する場合には位置検出用ターゲットの周方向位置を管理しないと零点調整ができず、また、ゲインが運転停止時と運転時とで大幅に異なるため正確な零点調整は困難であり、運転時に零点調整するほうが望ましい。しかしながら、運転時の零点調整に関しては従来の軸受摩耗検出装置と同様に上述の問題がある。しかも、キャンドモータの回転子または回転軸に位置検出用ターゲットを設けるとともに、この位置検出用ターゲットの外周位置に対応して固定子キャンの周囲に複数の検出コイルを設けるため、固定子に検出コイルを設けている一般的なキャンドモータに対しては、回転子または回転軸に位置検出用ターゲットを新たに設ける必要があるとともに固定子キャンに複数の検出コイルを新たに設ける必要があり、構造が複雑になる問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、モータの運転状態または運転停止状態にかかわらず正確な回転子の軸方向位置および半径方向位置が検出でき、したがって、固定子に検出コイルを設けた構造でありながら、回転子に位置検出用ターゲットを設けることなく、運転停止状態のときに回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出できて正確に零点調整ができ、零点調整が容易であるモータの軸受摩耗検出装置を提供することを目的とする。

請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置は、位置検出用ターゲットを設置していないモータの回転子をその回転子自体から位置検出可能とするモータの固定子の軸方向の両端部でそれぞれ固定子の周方向の複数箇所に設けられた検出コイルと、これら検出コイルに高周波信号を印加する高周波信号印加手段と、高周波信号が印加された両端部の検出コイル群のインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、前記検出コイル群のインダクタンスから前記回転子の軸方向位置を検出する軸方向位置検出手段と、前記検出コイル群のインダクタンスから前記回転子の半径方向位置を検出する半径方向位置検出手段とを具備しているものである。

そして、この構成では、モータの位置検出用ターゲットを設置していない回転子をその回転子自体から位置検出可能とする固定子の軸方向の両端部でそれぞれ固定子の周方向の複数箇所に設けられるとともにこれら検出コイルに高周波信号を印加し、これら高周波信号が印加された両端部の検出コイル群のインダクタンスを検出し、これら検出コイル群のインダクタンスから回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出するため、モータの運転状態または運転停止状態にかかわらず回転子の軸方向位置および半径方向位置が検出可能になり、したがって、固定子に検出コイルを設けた構造でありながら、回転子に位置検出用ターゲットを設けることなく、運転停止状態のときに回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出できて正確に零点調整が可能になる。

請求項２記載のモータの軸受摩耗検出装置は、請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置において、検出コイルは、固定子の各端部でそれぞれ直列に接続され、軸方向位置検出手段は、一端部の検出コイル群のインダクタンスと他端部の検出コイル群のインダクタンスとの差から回転子の軸方向位置を検出し、半径方向位置検出手段は、一端部の検出コイル群のインダクタンスおよび他端部の検出コイル群のインダクタンスの少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出するものである。

そして、この構成では、検出コイルを固定子の各端部でそれぞれ直列に接続したときには、軸方向位置検出手段により、一端部の検出コイル群のインダクタンスと他端部の検出コイル群のインダクタンスとの差から回転子の軸方向位置を検出し、また、半径方向位置検出手段により、一端部の検出コイル群のインダクタンスおよび他端部の検出コイル群のインダクタンスの少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出可能とする。

請求項３記載のモータの軸受摩耗検出装置は、請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置において、軸方向位置検出手段は、一端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方と他端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方との差から回転子の軸方向位置を検出し、半径方向位置検出手段は、一端部の各検出コイルのインダクタンスの差異および他端部の各検出コイルのインダクタンスの差異の少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出するものである。

そして、この構成では、軸方向位置検出手段により、一端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方と他端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方との差から回転子の軸方向位置を検出し、また、半径方向位置検出手段により、一端部の各検出コイルのインダクタンスの差異および他端部の各検出コイルのインダクタンスの差異の少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出可能とする。

請求項４記載のモータの軸受摩耗検出装置は、請求項１ないし３いずれか記載のモータの軸受摩耗検出装置において、軸方向位置検出手段および半径方向位置検出手段は、検出コイルの温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段により測定した検出コイルの温度による温度補正手段とを備えるものである。

そして、この構成では、軸方向位置検出手段および半径方向位置検出手段が、検出コイルの温度を測定する温度測定手段、およびこの温度測定手段により測定した検出コイルの温度による温度補正手段を備えるため、検出コイルの温度による影響を補正し、回転子の軸方向位置および半径方向位置を正確に検出可能になる。

請求項５記載のモータの軸受摩耗検出装置は、請求項１ないし３いずれか記載のモータの軸受摩耗検出装置において、高周波信号印加手段は、検出コイルに対して正弦波にこの正弦波の実効値と同値の直流を直流重畳した高周波信号を印加し、この高周波信号が印加された検出コイルの出力から正弦波信号を検出する正弦波信号検出手段、および高周波信号が印加された検出コイルの出力から直流抵抗値を検出する直流抵抗値検出手段を備え、インダクタンス検出手段は、前記正弦波信号検出手段で検出された正弦波信号から直流抵抗値検出手段で検出された直流抵抗値分を除いた検出コイルのインダクタンスを検出するものである。

そして、この構成では、直流重畳された高周波信号を検出コイルに印加し、この高周波信号が印加された検出コイルの出力から正弦波信号および直流抵抗値をそれぞれ検出し、検出された正弦波信号から直流抵抗値分を除いた検出コイルのインダクタンスを検出するため、検出コイルの温度による影響を除き、回転子の軸方向位置を正確に検出可能になる。

請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置によれば、モータの位置検出用ターゲットを設置していない回転子をその回転子自体から位置検出可能とする固定子の軸方向の両端部でそれぞれ固定子の周方向の複数箇所に設けられるとともにこれら検出コイルに高周波信号を印加し、これら高周波信号が印加された両端部の検出コイル群のインダクタンスを検出し、これら検出コイル群のインダクタンスから回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出するため、モータの運転状態または運転停止状態にかかわらず回転子の軸方向位置および半径方向位置が検出でき、したがって、固定子に検出コイルを設けた構造でありながら、回転子に位置検出用ターゲットを設けることなく、運転停止状態のときに回転子の軸方向位置および半径方向位置を検出できて零点調整ができる。

請求項２記載のモータの軸受摩耗検出装置によれば、請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置の効果に加えて、検出コイルを固定子の各端部でそれぞれ直列に接続したときには、軸方向位置検出手段により、一端部の検出コイル群のインダクタンスと他端部の検出コイル群のインダクタンスとの差から回転子の軸方向位置を検出でき、また、半径方向位置検出手段により、一端部の検出コイル群のインダクタンスおよび他端部の検出コイル群のインダクタンスの少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出できる。

請求項３記載のモータの軸受摩耗検出装置によれば、請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置の効果に加えて、軸方向位置検出手段により、一端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方と他端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方との差から回転子の軸方向位置を検出でき、また、半径方向位置検出手段により、一端部の各検出コイルのインダクタンスの差異および他端部の各検出コイルのインダクタンスの差異の少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出できる。

請求項４記載のモータの軸受摩耗検出装置によれば、請求項１ないし３いずれか記載のモータの軸受摩耗検出装置の効果に加えて、軸方向位置検出手段および半径方向位置検出手段が、検出コイルの温度を測定する温度測定手段、およびこの温度測定手段により測定した検出コイルの温度による温度補正手段を備えるため、検出コイルの温度による影響を補正することができ、回転子の軸方向位置および半径方向位置を正確に検出できる。

請求項５記載のモータの軸受摩耗検出装置によれば、請求項１ないし３いずれか記載のモータの軸受摩耗検出装置の効果に加えて、直流重畳された高周波信号を検出コイルに印加し、この高周波信号が印加された検出コイルの出力から正弦波信号および直流抵抗値をそれぞれ検出し、検出された正弦波信号から直流抵抗値分を除いた検出コイルのインダクタンスを検出するため、検出コイルの温度による影響を除くことができ、回転子の軸方向位置および半径方向位置を正確に検出できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図２において、11はキャンドモータポンプで、このキャンドモータポンプ11は、モータとしてのキャンドモータ12とポンプ13とが液密に一体に結合されて構成されている。

キャンドモータ12は、固定子鉄心14の固定子溝15に固定子巻線16が巻回されて構成される固定子17を有し、この固定子17が固定子枠18内に挿着されるとともに固定子17の内周面にステンレスなどの非磁性体で薄肉円筒状に形成された固定子キャン19が密着挿入され、この固定子キャン19の両端縁が固定子枠18に液密に溶着されている。固定子17と固定子枠18との間で固定子キャン19の周囲には固定子キャン19を補強する補強環20，21が装着されている。

さらに、キャンドモータ12は、回転子鉄心22の回転子溝23に回転子導体24が装着されて構成される回転子25を有し、この回転子25が回転軸26に挿着され、回転子25の外周面にステンレスなどの非磁性体で薄肉円筒状に形成された回転子キャン27が被着されている。

そして、固定子17の内側に回転子25が挿入され、これら固定子17の固定子キャン19と回転子25の回転子キャン27とがキャン隙間28を介して対向配設されている。

また、固定子枠18にはポンプ13側である前側とその反対側である後側とに軸受箱31，32が取り付けられ、これら軸受箱31，32に回転軸26を回転可能に支承するすべり軸受である軸受33，34が装着されている。各軸受33，34には回転軸26を回転可能に支承するスリーブ35，36およびスラストカラー37，38が取り付けられている。すなわち、回転子25は、両スリーブ35，36を介して軸受33，34により回転可能に軸支され、軸方向には両スラストカラー37，38と軸受33，34とによって規制される。

また、固定子鉄心14が有する複数の歯部のうち１８０°の角度位置で対向する２つの歯部には、それら各歯部の前側端部および後側端部に検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2がそれぞれ設置されている。各検出コイルF1，F2，R1，R2の設置は、例えば歯部の端部近傍に切欠溝が設けられて小さなコア部が形成され、このコア部の周囲に各検出コイルF1，F2，R1，R2が巻回されている。各検出コイルF1，F2，R1，R2を設置した位置は、位置検出用ターゲットを設置していない回転子25をその回転子25自体から位置検出可能とする位置である。

また、ポンプ13は、キャンドモータ12の固定子枠18に液密に取り付けられたケーシング51、およびこのケーシング51内で回転軸26に取り付けられた羽根車52を有している。ポンプ13内の羽根車52はスリーブ35，36を介して軸受33，34に支持された回転子25によって回転駆動され、軸方向にはスラストカラー37，38と軸受33，34とによって動きが制限されている。

次に、図１に軸受摩耗検出装置の回路図を示す。

61は軸受摩耗検出装置の制御回路で、この制御回路61に、それぞれ直列に接続された検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の各一方の端部がそれぞれ接続されている。検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の各他方の端部が各他方の端部は共通端子に接地されている。

制御回路61に接続された検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の各一方の端部には、高周波信号印加手段としての高周波電源62から、キャンドモータ12を駆動する電源周波数より高くかつキャンドモータ12の駆動によって回転子25の回転数と回転子25の溝数とに関連して発生する高調波信号より高い正弦波にこの正弦波の実効値と同値の直流を直流重畳した交流信号である高周波信号が印加される。この検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の各一方の端部は、高周波回路63F，63Rを通じて同期検波器64F，64Rにそれぞれ接続されているとともに、低周波回路65F，65Rにそれぞれ接続されている。

高周波回路63F，63Rは、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力信号から正弦波信号のみを通過させる例えばバンドパスフィルタなどの高周波フィルタを有し、また、同期検波器64F，64Rは、高周波電源62から得られる高周波信号に同期した正弦波信号を取り出す。これら高周波回路63F，63Rと同期検波器64F，64Rは、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力から正弦波信号を検出する正弦波信号検出手段66F，66Rとして構成されている。

低周波回路65F，65Rは、例えばローパスフィルタなどの低周波フィルタを有し、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力から直流信号のみを通過させて直流抵抗値を検出する直流抵抗値検出手段67F，67Rとして構成されている。

同期検波器64F，64Rからの正弦波信号はそれぞれ増幅器68F，68Rで増幅されて、低周波回路65F，65Rからの直流抵抗値信号はそれぞれ増幅器69F，69Rで増幅されて、制御装置70にそれぞれ入力される。

制御装置70は、高周波信号が印加された両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスをそれぞれ検出するものであって、正弦波信号検出手段66F，66Rで検出された正弦波信号から直流抵抗値検出手段67F，67Rで検出された直流抵抗値分を除いた検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段71の機能、両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスの差から回転子25の軸方向位置を検出する軸方向位置検出手段72の機能、両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスの少なくとも一方から回転子25の半径方向位置を検出する半径方向位置検出手段73の機能を有している。

制御装置70には、回転子25の軸方向および径方向の位置を検出するとともに軸受33，34の摩耗状態を検出するためのプログラムおよびデータや零点調整によって設定された基準値などを記憶するメモリ74、軸受33，34の摩耗状態を表示する表示装置75が接続されている。

制御装置70には、初期時の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力と回転子25の位置とを合わせるための零点調整をする零点調整装置76と通信する通信回路77、および摩耗信号などのデータを外部の監視装置やコンピュータに出力する出力回路78が接続されている。

次に、軸受摩耗検出装置の零点調整について説明する。

キャンドモータ12の運転停止状態において、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2に高周波電源62から高周波信号を印加し、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2を励磁して回転子25の位置に応じた出力信号を出力させる。検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力からは、高周波回路63F，63Rおよび同期検波器64F，64Rによって高周波電源62から得られる高周波信号に同期した正弦波信号を取り出し、低周波回路65F，65Rによって直流抵抗値信号を取り出す。取り出した正弦波信号および直流抵抗値信号を制御装置70に入力する。

この状態で、軸方向軸受摩耗検出の零点調整をするために、回転子25を軸方向の例えば後側へ向けてスラストカラー38と軸受34とによって動きが制限されるまで移動させ、零点調整装置76の操作部を操作することにより、制御装置70に入力される検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の正弦波信号、直流抵抗値信号、正弦波信号から直流抵抗値分を除いたインダクタンス値などを後側の基準値としてメモリ74に記憶させる。

回転子25を軸方向の前側へ向けてスラストカラー37と軸受33とによって動きが制限されるまで移動させ、零点調整装置76の操作部を操作することにより、制御装置70に入力される検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の正弦波信号、直流抵抗値信号、正弦波信号から直流抵抗値分を除いたインダクタンス値などを前側の基準値としてメモリ74に記憶させる。

零点調整装置76の操作部で回転子25の軸方向における遊びの値を入力し、メモリ74に記憶させる。

温度計で検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の温度を測定して、零点調整装置76の操作部で初期温度値を基準値として入力し、メモリ74に記憶する。なお、このような初期調整をし、温度を表示・出力する機能を追加すれば、検出コイル温度・表示出力が可能となる。

また、半径方向軸受摩耗検出の零点調整をするために、回転子25を例えば上下方向などの複数の各半径方向に移動させ、零点調整装置76の操作部を操作することにより、制御装置70に入力される正弦波信号および直流抵抗値信号を各半径方向の基準値としてメモリ74に記憶させる。

次に、キャンドモータポンプ11の運転時における軸受摩耗検出装置の動作を説明する。

キャンドモータ12の運転状態において、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2に高周波電源62から高周波信号を印加し、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2を励磁して回転子25の位置に応じた出力信号を出力させる。検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力からは、高周波回路63F，63Rおよび同期検波器64F，64Rによって検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2に印加した高周波信号以外の周波数をカットして高周波電源62から得られる高周波信号に同期した正弦波信号を取り出し、低周波回路65F，65Rによって直流抵抗分の信号のみを通過させて直流抵抗値を取り出す。取り出した正弦波信号および直流抵抗値信号を制御装置70に入力する。

そして、制御装置70は、入力した正弦波信号および直流抵抗値信号から演算処理して軸受33，34の摩耗状態を検出する。この制御装置70の演算処理を図３のフローチャートを参照して説明する。

制御装置70は、メモリ74から予め零点調整によって記憶されている各基準値を読み込み（ステップ１）、制御装置70に入力される回転子位置信号である正弦波信号を取得し（ステップ２）、制御装置70に入力される温度補正信号である直流抵抗値信号を取得する（ステップ３）。

正弦波信号から検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインピーダンスＺ_Ｆ，Ｚ_Ｒの変化を求め（ステップ４）、直流抵抗値信号から検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の抵抗値Ｒ_Ｆ，Ｒ_Ｒの変化を求める（ステップ５）。

検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインピーダンスＺ_Ｆ，Ｚ_Ｒから抵抗値Ｒ_Ｆ，Ｒ_Ｒの変化分を除いて温度補正することにより、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスＬ_Ｆ，Ｌ_Ｒの変化を求める（ステップ６）。

そして、軸方向軸受摩耗を検出するには、両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスＬ_Ｆ，Ｌ_Ｒの差を基準値と比較し、軸受33，34の摩耗状態を求める（ステップ７）。

軸受33，34の摩耗状態に応じた摩耗表示信号を表示装置75に転送してこの表示装置75で摩耗状態を表示させ（ステップ８）、出力回路78に基準化した摩耗信号を出力する（ステップ９）。

また、半径方向軸受摩耗を検出するには、一端部の検出コイルF1，F2のインダクタンスＬ_Ｆを基準値と比較して軸受33の摩耗を求め、他端部の検出コイルR1，R2のインダクタンスＬ_Ｒを基準値と比較して軸受34の摩耗を求める（ステップ10）。

軸受33の摩耗状態と軸受34の摩耗状態との大きいほうの摩耗状態に応じた摩耗表示信号を表示装置75に転送してこの表示装置75で摩耗状態を表示させ、または、軸受33の摩耗状態に応じた摩耗表示信号と軸受34の摩耗状態に応じた摩耗表示信号とを表示装置75に転送してこの表示装置75で両方の摩耗状態を表示させ（ステップ11）、出力回路78に基準化した摩耗信号を出力する（ステップ12）。

図４は、軸方向に摩耗した場合の出力回路78の出力を示すグラフである。グラフの横軸は回転子25の軸方向位置を示し、縦軸は出力回路78に出力される摩耗信号の電圧を示す。

また、半径方向軸受摩耗の検出は、軸受33，34に半径方向の摩耗が発生した場合における両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスの変化のデータをキャンドモータ12の型式毎に予め試験によって求め、このデータをメモリ74に記憶させておくことにより、両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスＬ_Ｆ，Ｌ_Ｒとメモリ74に記憶されているデータとを制御装置70で比較して求めることができる。

次に、温度補正について説明する。なお、ここでは、一方の検出コイルF1，F2を例にとって説明するが、他方の検出コイルR1，R2についても同様である。

検出コイルF1，F2に対して正弦波に直流重畳した高周波信号を印加することにより、検出コイルF1，F2からは次の出力信号Ｖｚが得られる。

Ｖｚ＝ＲＩ_１＋ｊωＬＩ_１＋ＲＩ_２
Ｒ：検出コイルの直流抵抗値
Ｉ_１：正弦波電流の実効値
ω：正弦波電流の角周波数
Ｌ：検出コイルのインダクタンス
Ｉ_２：直流電流値
この出力信号Ｖｚを、高周波回路63Fおよび同期検波器64Fで正弦波信号Ｖ_Ｌに、低周波回路65Fで直流信号Ｖ_Ｒにそれぞれ分離する。

Ｖ_Ｌ＝ＲＩ_１＋ｊωＬＩ_１
Ｖ_Ｒ＝ＲＩ_２
Ｉ_１＝Ｉ_２となるように正弦波に直流重畳した高周波信号を印加しており、正弦波信号Ｖ_Ｌから直流信号Ｖ_Ｒを除くことで、検出コイルF1，F2の抵抗分信号を排除し、温度の影響を受けない検出コイルF1，F2のインダクタンス分信号Ｖ_０のみが得られる。

Ｖ_０＝ｊωＬＩ_１
そして、この温度の影響を受けない検出コイルF1，F2のインダクタンス分信号Ｖ_０によって、正確な軸受摩耗検出ができる。

以上のように、キャンドモータ12の位置検出用ターゲットを設置していない回転子25をその回転子25自体から位置検出可能とする固定子17の軸方向の両端部にそれぞれ設けた検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2に高周波信号を印加し、これら高周波信号が印加された両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスを検出し、これら両端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスから回転子25の軸方向位置および半径方向位置を検出するため、キャンドモータ12の運転状態または運転停止状態にかかわらず回転子25の軸方向位置および半径方向位置が検出でき、したがって、固定子17に検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2を設けた構造でありながら、回転子25に位置検出用ターゲットを設けることなく、運転停止状態のときに回転子25の軸方向位置および半径方向位置を検出できて零点調整ができる。

そのため、キャンドモータ12の製造工程で零点調整を容易にでき、生産性を向上できるとともに、キャンドモータ12の使用場所において軸受や回転子を交換したりガスケットの締め増しを伴う整備をした場合でもその場所で容易に零点調整できる。

しかも、直流重畳された高周波信号を検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2に印加し、この高周波信号が印加された検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の出力から正弦波信号および直流抵抗値をそれぞれ検出し、検出された正弦波信号から直流抵抗値分を除いた検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスを検出するため、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の温度による影響を除くことができ、回転子25の軸方向位置を正確に検出できる。

なお、零点調整装置76は制御回路61の外部に設けるほか、制御回路61の内部に設けてもよい。

また、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の温度による影響を除く温度補正は、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の温度を測定するために熱電対や測温抵抗体などの温度測定手段を固定子17に組み込み、この温度測定手段により測定した温度に応じて補正する温度補正手段を制御装置70に備えることにより、検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の温度による影響を補正するようにしてもよい。

また、軸方向位置検出手段72により、固定子17の各端部の検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2の合計インダクタンスか、または平均インダクタンスを求めることにより、固定子17の一端部の各検出コイルF1，F2の合計インダクタンスまたは平均インダクタンスと、他端部の各検出コイルR1，R2の合計インダクタンスまたは平均インダクタンスとの差から、回転子25の軸方向位置を検出するように構成することもできる。

また、半径方向位置検出手段73により、固定子17の各端部の各検出コイルF1，F2および検出コイルR1，R2のインダクタンスの差異を求めることにより、固定子17の一端部の各検出コイルF1，F2のインダクタンスの差異と他端部の各検出コイルR1，R2のインダクタンスの差異とのいずれか一方、または両方から回転子25の半径方向位置を検出するように構成することもできる。

また、前記実施の形態では、固定子17の各端部の１８０°の角度位置に２つずつの検出コイルF1，F2、および検出コイルR1，R2を設置する構成としたが、固定子17の各端部の１２０°の角度位置に３つずつの検出コイルを設置する構成、あるいは、固定子17の各端部の９０°の角度位置に４つずつの検出コイルを設置する構成としてもよく、検出コイルの増加によって検出精度を向上させ、正確な位置検出ができる。また、半径方向位置に関しては、固定子17の各端部の検出コイル群からのインダクタンスをベクトル計算して半径方向位置を検出できる。

さらに、固定子17の各端部に２〜４つずつ検出コイルを設置する構成に限らず、それ以外の組み合わせで検出コイルを設置してもよく、例えば、半径方向は負荷側である前側を少なくとも検出できればよいため、固定子17の前側に４つの検出コイルを設置し、後側に２つの検出コイルを設置する構成でもよい。

また、前記実施の形態では、キャンドモータ12をキャンドモータポンプ11に適用した例を示したが、例えばキャンドモータ攪拌機やキャンドモータブロアなどにも適用できる。

また、軸受摩耗検出装置は、キャンドモータ12に限らず、ウェットモータなど、すべり軸受を使用した他のモータにも適用できる。

本発明の一実施の形態を示す軸受摩耗検出装置の回路図である。同上軸受摩耗検出装置を適用したキャンドモータポンプの断面図である。同上軸受摩耗検出装置の軸受摩耗検出動作を説明するフローチャートである。同上軸受摩耗検出装置からの出力であって軸方向摩耗が生じた場合の軸方向摩耗信号の出力の変化を示すグラフである。

符号の説明

12 モータとしてのキャンドモータ
17 固定子
25 回転子
62 高周波信号印加手段としての高周波電源
66F，66R 正弦波信号検出手段
67F，67R 直流抵抗値検出手段
71 インダクタンス検出手段
72 軸方向位置検出手段
73 半径方向位置検出手段
F1，F2，R1，R2 検出コイル

Claims

位置検出用ターゲットを設置していないモータの回転子をその回転子自体から位置検出可能とするモータの固定子の軸方向の両端部でそれぞれ固定子の周方向の複数箇所に設けられた検出コイルと、
これら検出コイルに高周波信号を印加する高周波信号印加手段と、
高周波信号が印加された両端部の検出コイル群のインダクタンスを検出するインダクタンス検出手段と、
前記検出コイル群のインダクタンスから前記回転子の軸方向位置を検出する軸方向位置検出手段と、
前記検出コイル群のインダクタンスから前記回転子の半径方向位置を検出する半径方向位置検出手段と
を具備していることを特徴とするモータの軸受摩耗検出装置。
検出コイルは、固定子の各端部でそれぞれ直列に接続され、
軸方向位置検出手段は、一端部の検出コイル群のインダクタンスと他端部の検出コイル群のインダクタンスとの差から回転子の軸方向位置を検出し、
半径方向位置検出手段は、一端部の検出コイル群のインダクタンスおよび他端部の検出コイル群のインダクタンスの少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置。
軸方向位置検出手段は、一端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方と他端部の各検出コイルの合計インダクタンスおよび平均インダクタンスのいずれか一方との差から回転子の軸方向位置を検出し、
半径方向位置検出手段は、一端部の各検出コイルのインダクタンスの差異および他端部の各検出コイルのインダクタンスの差異の少なくとも一方から回転子の半径方向位置を検出する
ことを特徴とする請求項１記載のモータの軸受摩耗検出装置。
軸方向位置検出手段および半径方向位置検出手段は、検出コイルの温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段により測定した検出コイルの温度による温度補正手段とを備える
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のモータの軸受摩耗検出装置。
高周波信号印加手段は、検出コイルに対して正弦波にこの正弦波の実効値と同値の直流を直流重畳した高周波信号を印加し、
この高周波信号が印加された検出コイルの出力から正弦波信号を検出する正弦波信号検出手段、および高周波信号が印加された検出コイルの出力から直流抵抗値を検出する直流抵抗値検出手段を備え、
インダクタンス検出手段は、前記正弦波信号検出手段で検出された正弦波信号から直流抵抗値検出手段で検出された直流抵抗値分を除いた検出コイルのインダクタンスを検出する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のモータの軸受摩耗検出装置。