JP4568030B2 - 検知用コイル及びそれを用いたキャンドモータポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えばキャンドモータなどの固定子の端部に設けられて、回転子を支承する軸受の摩耗を検知すると共に、回転子の回転方向を検知するための検知用コイルに関するものである。

化学プラントなどに使用されるポンプの中には、取り扱う液体が環境や人体に有害な場合などは、完全に密封されたポンプである必要があり、そのような用途のために、ポンプとモータを一体化して密封したキャンドモータポンプと呼ばれるものがある。しかし、ポンプのモータが逆転した場合や軸受が大きく摩耗した場合などは、プラントにとって重大な問題となるが、ポンプに使用されるモータも完全に密封された状態のため、モータの回転方向や軸受の摩耗度合いを検知するために種々の工夫をキャンドモータポンプに施している。

ここで、キャンドモータポンプについて、その構成を図５を参照して説明する。キャンドモータ１０１はポンプ部１０２とモータ部１０３を有し、ポンプ部１０２とモータ部１０３とはアダプタ１０４によりそれぞれ相互に互換性を持たせて接続されている。ポンプ部１０２はインペラ１０５が設けられたポンプ室１０６内に連通する吸込管部１０７と吐出管部１０８を有し、インペラ１０５はモータ部１０３の回転子軸１０９の延長端子に取り付けられている。一方、モータ部１０３は固定子１１０と回転子１１１を有し、回転子１１１の回転子軸１０９は前部側の軸受１１２と後部側の軸受１１３とにより支承されている。また、回転子１１１の両端部には前部回転室１１４と後部回転室１１５が形成されている。

そして、後部回転室１１５内には、図示しない外部導管によりポンプ部１０２の吐出管部１０８から取扱液の一部が導入され、この取扱液により軸受１１３の潤滑並びにモータ部１０３の冷却が行われる。また、アダプタ１０４には、前部回転室１１４とポンプ部１０２の低圧側とを連通する通液路が設けられ、この通液路が前部回転室１１４に連通することにより、取扱液が軸受１１２の潤滑並びにモータ部１０３の冷却が行われる。また、キャンドモータ１０１のモータ部１０３の端部外周面には、監視装置１１６が立設状態で設置されている。この監視装置１１６には、後述する検知コイルの出力を処理するモータの回転方向検知回路や軸受の摩耗の度合いを検知する軸受摩耗検知回路が内蔵されている。

このような構造を有するキャンドモータ１０１は、前述したように取扱液が漏れないように密封されているため、回転子１１１の回転方向や軸受の摩耗の度合いを外部から視認できないようになっている。そこで、以下のような電磁現象を利用して回転方向や軸受の摩耗度合いを検知している。

回転子１１１が回転すると回転子１１１の周辺に磁束が発生し、さらに、その磁束は回転に応じて変化する。そこで、回転子１１１の周辺に検知用のコイルを設置しておくと、ファラデーの電磁法則により当該コイルに鎖交する磁束が時間的に変化すると検知用コイルに電圧が誘起し、その電圧は磁束の変化に応じて変化する。また、前記誘起電圧の位相は設置されたコイルの設置位置によっても異なり、このような現象を利用してモータの回転方向や軸受の摩耗度合いを検知している。

例えば、図６に示すように、キャンドモータの回転子の回転方向や軸受の摩耗の度合いを検知するために、モータの固定子１１０の歯部１４０に係合部（切欠け）１４１を設置して、そこに両端部１５１ａ，１５１ｂを有する検知用のコイル１５１を設置して、そのコイル１５１に誘起する電流を検知することにより回転方向や軸受の摩耗の度合いを検知することが知られている。このような検知原理に基づいて回転方向や軸受の摩耗の度合いを検知する技術は、例えば特許文献１に開示されている。

そして、このような検知装置に用いられる検知用コイルは、設置し易い、破損し難い、断線し難いなどの条件が課されるため、種々のコイルが提案されてきた。例えば、特許文献２では、図７に示すように、ボビン状のコイル１５２を形成し取付作業の効率を向上させている。そして、リード線に関しては、コイル１５２の両端部１５２ａ，１５２ｂにリード線１５３を接続させる構成となっている。よって、両端部１５２ａ，１５２ｂは、コイル１５２とリード線１５３との接続部でもある。

また、特許文献３では、図８に示すように、ボビン状のコイルでは柔軟性がないので、電線を巻回してコイル１５４を形成して柔軟性を持たせて、歯部への取付時の破断を防止している。この場合も、リード線に関しては、コイル１５４の両端部（接続部）１５４ａ，１５４ｂにリード線１５５を接続する構成となっている。

特許第３４８８５７８号公報 特開平１０−３３２３５９号公報 特開２００１−３０９６１４号公報

上述したコイルにおいては、コイルとリード線とをコイルの近傍で接合し、リード線を介して、コイルに誘起した電流を回転方向検知回路や軸受摩耗検知回路などに伝達している。しかし、電線で形成されたコイルの巻線の両端とリード線との結合には、以下のような問題がある。まず、半田を用いてコイルの巻線とリード線とを結合する手法では、キャンドモータは高温下で使用されることがあり、例えば、コイルの設置場所で２００℃を超える高温となり、半田が溶融し、巻線とリード線とが接触不良を起こす問題がある。また、リード線にコイル巻線を形成する電線を巻き付ける手法では、リード線がモータ温度の温度上昇による熱応力により断線してしまう問題がある。

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、コイルとリード線が熱応力やコイル設置時の作業中の引っ張り力で断線し難く、接触不良が生じ難い信頼性の高い検知用コイルを提供することにある。

また、本発明の目的は、前記信頼性の高い検知用コイルを用いて、モータの軸受の摩耗及びモータの回転方向を確実に検知できるキャンドモータポンプを提供することにある。

本発明は、モータの固定子に形成された鉄心歯の縁部から所定寸法隔てた箇所に係合部を設け、前記係合部に係合されて回転子を支承する軸受の摩耗を検知すると共に、前記回転子の回転方向を検知する検知用コイルに関するものであり、本発明の上記目的は、コイル部とリード線部とから構成され、前記コイル部は、電線を巻回することにより概四角形のコイルが形成され、前記リード線部は、前記コイルの両端部の電線を前記電線以外の導電部材を介在させることなく前記コイル部と一体的に形成され、前記コイルの両端部より延長された電線をガラス絶縁チューブで覆い、前記ガラス絶縁チューブは前記概四角形のコイル部の少なくとも１ヵ所のコーナを含むように構成され、前記リード線部を捩ったツイストペア線構成とすると共に、前記コイル部及び前記ガラス絶縁チューブを絶縁テープで個別に固定することによって達成される。
また、本発明はキャンドモータポンプに関し、上記目的は、上記検知用コイルを備え、キャンドモータの軸受の摩耗及び回転方向を検知して出力することによって達成される。

本発明によれば、検知用コイルがコイル部とリード線部より構成され、リード線部は、コイル部の巻線の両端部を形成する電線を従来のリード線のような導電部材を介することなく接続部材まで延長することにより形成されているので、従来のような検知用コイルとリード線との接続部が存在せず、よって、接続部に起因する断線、接触不良などが生じないという優れた効果がある。また、リード線部をツイストペア線構成とすることにより、引き抜かれ難くなると共に、ノイズにも強い効果が得られる。

また、本発明の検知用コイルを用いることで、検知用コイルとリード線との断線、接触不良を発生することなく、キャンドモータポンプのモータの軸受の摩耗の度合いと共に、モータの回転方向について信頼性の高い検知ができる。

本発明に係る好適な実施例について、図を参照して説明する。
本発明は、従来の検知用コイルにリード線を接続する構成ではなく、検知用コイルは、同一の電線でコイル部とリード線部とから構成された一体物であり、コイル部とリード線との接続部が存在しないことに特徴がある。言い換えれば、検知用コイルの両端の電線を接続部材が存在するところまで延長して形成されている。実際のキャンドモータポンプのモータでは、モータと軸受摩耗検知装置やモータ回転方向検知装置用の接続端子との距離は相当長いので、モータの固定子に設置された検知用コイルと接続部材との間はリード線で連結することが一般的である。本発明では、そのような常識的発想を越えて、検知用コイルＡを従来の検知用コイルに相当するコイル部と従来のリード線に相当するリード線部との一体構造としたものである。

実施例として、図１に示すように、電線１を巻回することによってコイル部２を形成し、さらに、コイル部２の両端部を形成する電線１を延長して従来のリード線に相当するリード線部３−１，３−２も一体で形成する。このことによって、従来存在していた検知用コイル１５２とリード線１５３、或いは検知用コイル１５４とリード線１５５などの導電部材との接続部が存在しなくなる。従来の検知用コイルでは、コイルを構成する電線とリード線などの導電部材とを別々の物とするために接続部が発生するのである。コイル部２とリード線部３−１，３−２を同一の電線で一体で製作すれば接続部は生じない。

そして、リード線部３−１，３−２は、接続部材、例えば、接続部材の一例である端子台４まで延長され、リード線部３−１，３−２の端部は圧着端子１０などで強固に接続される。なお、接続部材は、端子台だけに限定されるものではなく、例えば、リード線部３−１，３−２の電線を基板のスルーホールの穴に挿入して半田で固定させても良い。

ここで、コイル部２を形成する材料としての電線１は、一般的には、細い絶縁電線、例えばエナメル線で形成される。さらに、本実施例では、リード線部３−１，３−２の電線１を絶縁部材で覆うために、絶縁チューブ５−１，５−２を被せている。絶縁チューブ５−１，５−２の材料としては、絶縁能力があり、かつ高温にも耐えられるガラス繊維などが織り込まれたガラス絶縁チューブのような絶縁チューブが好ましい。なお、絶縁チューブ５−１，５−２は、電線１を物理的な力、例えば引っ掻き傷などから保護する意味もある。

コイル部２は、円形、楕円形などの形状をしていても問題ないが、好ましくは、概四角形を形成している。この理由は、コイル部２が概四角形を形成することによりコーナを形成し、絶縁チューブ５−１，５−２の一部によって、コイル部２のコーナ２−１，２−２の電線１がそれぞれ含むように覆われることにより、絶縁チューブ５−１，５−２が引き抜かれ難くなるようにするためである。つまり、絶縁チューブは、コイル部のコーナを少なくとも１ヵ所含むように電線を覆うことにより、引き抜かれ難い効果を期待できる。

変形例として、図２に示すように、絶縁チューブ５−１が、コイル部２のコーナ２−１，２−３を含むように電線を覆い、そして、絶縁チューブ５−２がコイル部２のコーナ２−２，２−４を含むように電線を覆えば、２ヵ所のコーナを含むことにより、絶縁チューブ５−１，５−２はさらに引き抜かれ難くなる効果を期待できる。

さらに、図示しないが、切欠け部のスペースに余裕があるか、或いはコイル部２のターン数が少なくて良い場合は、絶縁チューブによるスペースの占有によるコイルのターン数が少なくなる問題が無い。従って、絶縁チューブ５を絶縁チューブ５−１，５−２に分割すること無く、コーナ部２及びリード線部３−１，３−２を構成する電線１全体を１本の絶縁チューブ５で覆ってから、コイル部２及びリード線部３−１，３−２を形成しても良い。このような構成の場合は、絶縁チューブ５が引き抜ける心配がほとんどない。

また、必須要件ではないが、図１に示すように、絶縁チューブ５−１，５−２がコイル部２から引き抜かれ難くなるように、粘着材が塗布された絶縁テープ６で絶縁チューブ５−１，５−２とコイル部２とを固定することが好ましい。

また、図３に示すように、検知用コイルのコイル部２とリード線部３−１，３−２との境の部分を捩ることにより、リード線部３−１，３−２の一部が撚り合わせ部分として形成され、絶縁チューブ５−１，５−２が引き抜かれ難い効果を持たせている。

また、図４に示すように、コイル部２とリード線部３−１，３−２の境の部分を結んで、同じように絶縁チューブ５−１，５−２が容易に引き抜かれ難い効果を持たせることもできる。

また、図１乃至図４におけるリード線部３−１，３−２をコイル部２から端子台４まで捩ってツイストペア線構成にすることにより、絶縁チューブ５−１，５−２が引き抜かれ難くなるだけでなくノイズにも強い効果を期待できる。

また、図１乃至図４のいずれかに示す検知用コイルＡを、図６の検知用コイル１５１の代わりに用いてキャンドモータポンプのモータの軸受の摩耗の程度を検知したり、モータの回転方向を検知すれば、検知コイルとリード線との断線や接触不良が発生し難く、信頼性の高い軸受摩耗の検知や回転方向の検知ができる。
なお、本発明の検知用コイルは、キャンドモータポンプに限らず、一般のモータに係る軸受の摩耗、或いはモータの回転方向の検知に用いることができることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明の検知用コイルはコイル部とリード線部とから構成され、特に、接続部材まで到達するリード線としてのリード線部は、コイル部の巻線の両端を形成する電線を延長することにより、コイル部と一体で形成されるので、従来問題であった検知用コイルとリード線との接続部が存在せず、よって、接続部に起因する問題、例えば接触不良、断線などの問題が発生し難く信頼性の高い検知用コイルを提供できる。

また、本発明に係る検知用コイルを用いて、キャンドモータポンプのモータの軸受の摩耗の程度の検知すると共に、モータの回転方向を検知すれば、検知用コイルの断線、或い接触不良を起こし難く信頼性の高い検知ができる効果がある。

本発明に係る検知用コイルを示す斜視図である。 本発明に係る検知用コイルを示す斜視図である。 本発明に係る検知用コイルを示す斜視図である。 本発明に係る検知用コイルを示す斜視図である。 キャンドモータポンプの構造図である。 検知用コイルがモータの固定子に取り付けられる状態を示す図である。 従来の検知用コイルを示す斜視図である。 従来の他の検知用コイルを示す斜視図である。

Ａ 検知用コイル
１ 電線
２ コイル部
３、３−１，３−２ リード線部
４ 端子台（接続部材）
５、５−１，５−２ 絶縁チューブ
６ 絶縁テープ
１０ 圧着端子
１５１，１５２，１５４ コイル
１５３，１５５ リード線
１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１５４ａ，１５４ｂ 両端部（接続部）

Claims (2)

1. モータの固定子に形成された鉄心歯の縁部から所定寸法隔てた箇所に係合部を設け、前記係合部に係合されて回転子を支承する軸受の摩耗を検知すると共に、前記回転子の回転方向を検知する検知用コイルであり、
   コイル部とリード線部とから構成され、前記コイル部は、電線を巻回することにより概四角形のコイルが形成され、前記リード線部は、前記コイルの両端部の電線を前記電線以外の導電部材を介在させることなく前記コイル部と一体的に形成され、前記コイルの両端部より延長された電線をガラス絶縁チューブで覆い、前記ガラス絶縁チューブは前記概四角形のコイル部の少なくとも１ヵ所のコーナを含むように構成され、前記リード線部を捩ったツイストペア線構成とすると共に、前記コイル部及び前記ガラス絶縁チューブを絶縁テープで個別に固定したことを特徴とする検知用コイル。
2. 請求項１に記載の検知用コイルを備え、キャンドモータの軸受の摩耗及び回転方向を検知して出力することを特徴とするキャンドモータポンプ。

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