JP4824491B2 - Air gap eccentricity measuring apparatus for motor and air gap eccentricity measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、電動機のエアギャップ偏心測定装置、およびエアギャップ偏心測定方法に関する。 The present invention relates to an air gap eccentricity measuring device and an air gap eccentricity measuring method for an electric motor.
一般に、電動機においては、ロータとステータ間にエアギャップが存在するが、このエアギャップに偏りが生じると、電動機の運転中にその偏心量によってロータに作用する磁気吸引力が変化してロータが振動するので、効率やトルクの特性劣化、振動や雑音発生、軸受け劣化などの要因となる。特に、この電動機を圧縮機に使用する場合には、圧縮機の機能低下をもたらし製品不良となるなどの不具合を生じる。したがって、電動機のエアギャップにどの程度の偏心が生じているか否かを常にチェックする必要がある。 Generally, in an electric motor, there is an air gap between the rotor and the stator. If this air gap is biased, the magnetic attraction force acting on the rotor changes due to the amount of eccentricity during operation of the motor, causing the rotor to vibrate. Therefore, it becomes a factor such as efficiency and torque characteristic deterioration, vibration and noise generation, and bearing deterioration. In particular, when this electric motor is used for a compressor, problems such as deterioration of the function of the compressor and defective products occur. Therefore, it is necessary to always check how much eccentricity is generated in the air gap of the electric motor.
そこで、従来は、電動機を運転し、その運転中に圧電性ピックアップにより振動を検出し、その振動検出により特定の周波数成分を抽出してその成分レベルを測定することにより、エアギャップの偏心量を決定するようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, an electric motor is operated, vibration is detected by a piezoelectric pickup during the operation, a specific frequency component is extracted by the vibration detection, and the level of the component is measured. There has been proposed a technique for determining (see, for example, Patent Document 1).
また、他の従来技術では、誘導電動機に交流電源から電力を供給した際、圧縮機の起動トルクよりも誘導電動機の発生トルクが小さい場合には、誘導電動機は回転を始めず、ロータがロックされて通電交流の周波数に対応する振動数の振動を発生するので、この事実に着目し、誘導電動機の主巻線による最大吸引方向と、この最大吸引方向に対して90度の位相角方向とにそれぞれ振動検出用センサを装着し、これらの各振動検出用センサによって得られる誘導電動機の回転開始前のロック状態で発生する振動信号の立ち上がりを観察することにより、振動の強さと方向とを決定し、これによって誘導電動機のロータ部のエアギャップの偏心量と方向とを測定するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In another conventional technique, when power is supplied from an AC power source to the induction motor, if the generated torque of the induction motor is smaller than the starting torque of the compressor, the induction motor does not start and the rotor is locked. Therefore, paying attention to this fact, the maximum suction direction by the main winding of the induction motor and the phase angle direction of 90 degrees with respect to this maximum suction direction are generated. Determine the strength and direction of vibration by wearing vibration detection sensors and observing the rise of the vibration signal generated in the locked state before the rotation of the induction motor obtained by each vibration detection sensor. Thus, there has been proposed an apparatus in which the amount of eccentricity and direction of the air gap of the rotor portion of the induction motor is measured (see, for example, Patent Document 2).
ところで、前者の特許文献1記載の従来技術では、エアギャップの偏心量を測定することができるものの、エアギャップの偏心方向を測定する機構がないため、エアギャップの偏心方向を求めることができない。
By the way, in the former prior art described in
一方、後者の特許文献2記載の従来技術では、エアギャップの偏心量とともに、エアギャップの偏心方向も測定することができるが、エアギャップ偏心方向を測定する際、加速度センサにより検出された振動波形の立ち上がりを観察することで振動方向を決定しているので、実際に測定される波形は、外部からの機械的振動や電気的ノイズなどの外乱の影響によって波形が乱れ易く、振動方向の判定が難しい。そのため、外乱の影響を除去するための高精度な振動波形測定システムを必要としており、装置全体が高価になっている。
On the other hand, in the latter prior art described in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電動機のエアギャップの偏心状態(偏心量および偏心方向)を高精度な振動波形測定システムを必要とせず、精度良く測定することができる電動機のエアギャップ偏心測定装置、およびエアギャップ偏心測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can accurately measure the eccentric state (the amount of eccentricity and the direction of eccentricity) of the air gap of the electric motor without requiring a highly accurate vibration waveform measuring system. An object of the present invention is to provide an air gap eccentricity measuring device and an air gap eccentricity measuring method for an electric motor.
本発明に係る電動機のエアギャップ偏心測定装置は、電動機のロータとステータ間のエアギャップの偏心を測定するための装置であって、
上記ロータの主軸が水平な向きに、上記電動機全体を上記主軸を中心として回転した複数の姿勢で固定できる設置台と、上記ロータを回転させた状態における電動機の鉛直方向の振動量を測定する振動測定手段とを備えることを特徴とするものである。
An electric air gap eccentricity measuring apparatus for an electric motor according to the present invention is an apparatus for measuring the eccentricity of an air gap between a rotor and a stator of an electric motor,
An installation base capable of fixing the whole motor in a plurality of postures rotated about the main shaft in a horizontal orientation of the main shaft of the rotor, and vibration for measuring a vertical vibration amount of the motor when the rotor is rotated And a measuring means .
また、本発明のエアギャップ偏心測定方法は、ロータの主軸が水平になるように電動機を設置して位置決めする位置決め工程と、位置決め後にロータを回転駆動させた状態で電動機の鉛直方向の振動量を測定する振動量測定工程と、ロータの主軸を中心として互いに直交する仮想上の2軸上の各位置が振動量の測定位置として設定されるように、前記電動機全体を回転させて測定位置を順次変更する測定位置変更工程とを含み、上記の各工程を電動機全体がロータの主軸を中心にして1周するまで順次繰り返し、これにより各測定位置で得られる鉛直方向の各振動量に基づいて上記電動機のエアギャップの偏心量と偏心方向とを求めることを特徴としている。 In addition, the air gap eccentricity measuring method of the present invention includes a positioning step of positioning and positioning the electric motor so that the main shaft of the rotor is horizontal, and the amount of vibration in the vertical direction of the electric motor while the rotor is rotationally driven after positioning The vibration amount measurement step to be measured and the measurement position are sequentially rotated by rotating the whole motor so that each position on two virtual axes orthogonal to each other about the main axis of the rotor is set as a vibration amount measurement position. A measurement position changing step to be changed, and each of the above steps is sequentially repeated until the entire electric motor makes one round around the main shaft of the rotor, and based on each vertical vibration amount obtained at each measurement position. It is characterized in that an eccentric amount and an eccentric direction of the air gap of the electric motor are obtained.
本発明によれば、ロータの主軸を水平に設置したとき、エアギャップが偏心しているときには、これに起因した不平衡磁気吸引力だけでなく、重力を加えた加振力がロータに働く。したがって、ロータの主軸を中心として互いに直交する仮想上の2軸上の各位置が振動量の測定位置として設定されるように、電動機全体をロータの主軸を中心にして1回転するまで順次回転させて振動量の測定位置を変更し、各測定位置で電動機の運転中の鉛直方向の振動の大きさをそれぞれ測定することにより、エアギャップの偏心量および偏心方向を共に精度良く求めることができる。したがって、従来のような高精度な振動波形測定システムを必要とせず、安価に実現することが可能となる。 According to the present invention, when the main shaft of the rotor is installed horizontally, when the air gap is eccentric, not only the unbalanced magnetic attractive force due to the eccentricity but also the excitation force applied with gravity acts on the rotor. Therefore, the entire electric motor is sequentially rotated until it makes one rotation around the main axis of the rotor so that each position on two virtual axes orthogonal to each other about the main axis of the rotor is set as a measurement position of the vibration amount. By changing the measurement position of the vibration amount and measuring the magnitude of vibration in the vertical direction during operation of the electric motor at each measurement position, both the eccentric amount and the eccentric direction of the air gap can be obtained with high accuracy. Therefore, a highly accurate vibration waveform measurement system as in the prior art is not required and can be realized at low cost.
実施の形態1.
図1はエアギャップ偏心測定対象となる単相誘導電動機を搭載した圧縮機の縦断面図、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor equipped with a single-phase induction motor to be measured for air gap eccentricity, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
この圧縮機1は単相誘導電動機(以下、単に電動機という)2を備え、この電動機2は、圧力容器であるシェル3内に配置されている。そして、この電動機2を構成するロータ4とステータ5との間には円筒状の空間であるエアギャップ6が形成されている。
The
ステータ5には主巻線10および補助巻線11が設けられている。そして、このステータ5がシェル3の内壁に焼嵌め固定されている。また、ロータ4は主軸12に焼嵌めにより一体的に固定されており、主軸12はフレーム13およびシリンダヘッド14内に内在するすべり軸受け(図示せず)に回転自在に支持されている。フレーム13およびシリンダヘッド14はシリンダ15にボルト(図示せず)で固定されており、シリンダ15はシェル3の周方向に沿う3カ所に溶接固定されている(1箇所だけ図示している)。
The
シェル3の上部にはステータ5の主巻線10および補助巻線11へ電流を供給する接続端子16が溶接固定されるとともに、圧縮した気体を外部へ排出する吐出パイプ17がろう付けにより固定されている。また、シェル3の周側部には圧縮前の気体の吸入口であるマフラ18がろう付けにより固定されている。さらに、シェル3の底部には周方向に沿って3箇所に足部が径方向外方に突出して設けられており、各足部19には基準穴20が形成されている。
A
この圧縮機1において、圧縮前の気体はマフラ18より吸入された後、シリンダ15内に導かれてここで圧縮され、次に、フレーム13からシェル3内に吐出された後、吐出パイプ17を通ってシェル3の外部に吐出される。
In this
図3は本発明の実施の形態1におけるエアギャップ偏心測定装置の概略構成を示す正面断面図、図4は同装置の側面断面図である。
FIG. 3 is a front sectional view showing a schematic configuration of the air gap eccentricity measuring apparatus according to
この実施の形態1のエアギャップ偏心測定装置30は、基台31の上面に電動機2のロータ4の主軸12が水平になるように圧縮機1を設置する左右一対の載置台32が固定され、また、基台31の下面の4隅には水平度調整器33が取付けられている。各載置台32は、圧縮機1のシェル3が安定して載置できるようにその上面がV字状に切り欠かれており、この上面に載置台32と圧縮機1との間の振動の伝達を防止するためのゴム等でできた防振材34が固定されている。
In the air gap
また、基台31の端部には支柱35が垂直に立設され、この支柱35に梁36が載置台32の上方に位置するように水平に固定されており、この梁36の先端部に加速度ピックアップシリンダ37が鉛直方向に沿って伸縮可能に固定されている。そして、この加速度ピックアップシリンダ37の下端に防振材38を介して振動検出用の加速度ピックアップ39が取り付けられている。これにより、加速度ピックアップ39は、加速度ピックアップシリンダ37が伸縮されるのに伴って鉛直方向に上下動する。なお、上記の加速度ピックアップシリンダ37、防振材38、および加速度ピックアップ39が特許請求の範囲における振動測定手段に対応している。
Further, a
また、基台31には、電動機2を載置台32に載置した場合にロータ4の主軸12と直交するように平板40が垂直に立設されており、この平板40には加速度ピックアップ39による圧縮機1の振動の測定位置を決定するための複数の位置決め穴41が形成されている。
A
すなわち、足部19の基準穴20を通して所定の位置決め穴41に位置決めピン42を挿入することにより、加速度ピックアップ39による各測定位置を確実に決定できるようにしている。
That is, by inserting the
次に、本装置30を用いて電動機2のエアギャップ6の偏心状態(偏心量および偏心方向)を測定する方法について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。なお、符号Sは各処理ステップを意味する。
Next, a method for measuring an eccentric state (an eccentric amount and an eccentric direction) of the
まず、交流電源(図示していない)を接続端子16に接続する(S1)。次に、圧縮機1をロータ4の主軸12が水平になるように防振材34の上に設置した後、位置決めピン42を足部19の基準穴20と位置決め穴41とに挿入し、位置を合わせた後に位置決めピン42を抜く(S2)。
First, an AC power source (not shown) is connected to the connection terminal 16 (S1). Next, after the
次いで、圧縮機1の通電を開始してロータ4を回転させ、この状態で、加速度ピックアップシリンダ37により加速度ピックアップ39を下降させて圧縮機1のシェル3の外周部に押し当てる(S3)。そして、ロータ4の回転時のシェル3の外周部における鉛直方向の振動の大きさを加速度ピックアップ39により測定する(S4)。このとき測定して得られた振動の大きさをδa1とする。
Next, energization of the
次に、圧縮機1の通電を停止してロータ4の回転を停止させ、加速度ピックアップシリンダ37により加速度ピックアップ39を上昇させて圧縮機1のシェル3の外周部から離す(S5)。続いて、圧縮機1全体をロータ4の主軸12を中心に周方向に180度回転した後、S2の場合とは別の位置決め穴41により正確に方向を決定する(S6)。
Next, the energization of the
次いで、圧縮機1の通電を開始してロータ4を回転させ、この状態で、加速度ピックアップシリンダ37により加速度ピックアップ39を下降させて圧縮機1のシェル3の外周部に押し当てる(S7)。そして、ロータ4の回転時のシェル3の外周部における鉛直方向の振動の大きさを加速度ピックアップ39により測定する(S8)。このとき測定して得られた振動の大きさをδb1とする。
Next, energization of the
次に、振動の大きさを測定した回数nが予め設定された規定回数k(この例ではk=4)を満たしているかを判断し(S9)、測定回数nが規定回数kを満たしていないとき(n<kの場合)には、圧縮機1の通電を停止してロータ4の回転を停止させ、加速度ピックアップシリンダ37により加速度ピックアップ39を上昇させて圧縮機1のシェル3の外周部から離し、圧縮機1全体を所定の角度分(この実施の形態1では90度)だけ回転する(S10)。そして、S2に戻りS2〜S8を繰り返す。この測定を繰り返した場合にS4,S8で得られる振動の大きさをδa2,δb2とする。
Next, it is determined whether or not the number of times n of measuring the magnitude of vibration satisfies a preset number of times k (in this example, k = 4) (S9), and the number of times of measurement n does not meet the number of times k. When (when n <k), the
こうして、4つの振動の大きさの測定値δa1,δb1、δa2,δb2が得られると、S9において測定回数n(=4)が予め設定された規定回数k(=4)を満たすことになる(n≧k)ので、上記の4つの測定値δa1,δb1、δa2,δb2に基づいて2次元的なエアギャップ6の偏心状態(偏心量と偏心方向)を計算する(S11)。
Thus, when the four measurement values δa 1 , δb 1 , δa 2 , and δb 2 of the magnitude of vibration are obtained, the number of times of measurement n (= 4) satisfies the preset number of times k (= 4) in S9. Therefore (n ≧ k), the eccentric state (the eccentric amount and the eccentric direction) of the two-
次に、S11において4つの測定値δa1,δb1、δa2,δb2に基づいて2次元的なエアギャップ6の偏心状態(偏心量と偏心方向)を決定する方法について、図6〜図8に示す説明図を参照して説明する。
Next, a method of determining the eccentric state (the eccentric amount and the eccentric direction) of the two-
図6(a)は圧縮機1を設置して振動の大きさを測定する場合の初期状態を、図6(b)は図6(a)の状態から圧縮機1全体を180度回転させて設置した後に振動の大きさを測定する場合の状態をそれぞれ示している。
FIG. 6A shows an initial state when the
ロータ4の主軸12を水平な状態に設置して交流電流を流したとき、エアギャップ6が偏心していると、その偏心位置(ギャップの狭い箇所)に不平衡磁気吸引力Fmが発生する。これと同時に、ロータ4には鉛直下向きに重力が働く。
When the
いま、図6(a)において、エアギャップ6の偏心位置が電動機2の中心よりたまたま上方に存在した場合、ロータ4にはエアギャップ6の偏心に起因した不平衡磁気吸引力Fmと重力Fgとの差ΔFa(=Fm−Fg)が加振力として鉛直上向きに働く。これに対して、図6(b)においては、圧縮機1全体を180度回転させて設置した後の状態であるので、エアギャップ6の偏心位置が電動機2中心より下方に存在することになり、このため、ロータ4にはエアギャップ6の偏心に起因した不平衡磁気吸引力Fmと重力Fgの和ΔFb(=−Fm−Fg)が加振力として鉛直下向きに働く。
6A, when the eccentric position of the
このように、圧縮機1全体を180度回転させる前後の状態において、重力の向きは変わらないのに対して、エアギャップ6の偏心位置は180度回転するため、圧縮機1に働く加振力は、上記のように不平衡磁気吸引力Fmと重力Fgとの差ΔFaである場合と、不平衡磁気吸引力Fmと重力Fgとの和ΔFbである場合とになる。よって、加振力が大きい方が振動は大きくなるため、振動の大きい状態が図6(b)の状態になる。
Thus, in the state before and after rotating the
そして、例えば、図6(a)で示した状態の振動の大きさを上記の測定値δa1とし、図6(b)で示した状態で測定した振動の大きさを上記の測定値δb1とすると、δa1は加振力ΔFaが加わった場合に測定した振動の大きさであり、また、δb1は加振力ΔFbが加わった場合に測定した振動の大きさに対応している。 Then, for example, the magnitude of vibration in the state shown in FIG. 6A is the above measured value δa 1, and the magnitude of vibration measured in the state shown in FIG. 6B is the above measured value δb 1. Then, δa 1 corresponds to the magnitude of vibration measured when the excitation force ΔFa is applied, and δb 1 corresponds to the magnitude of vibration measured when the excitation force ΔFb is applied.
したがって、
ΔFa=Fm−Fg (1)
ΔFb=−Fm−Fg (2)
でり、また、
ΔFa=K・δa1 (3)
ΔFb=K・δb1 (4)
ここで、Kは加振力と振動の大きさを表す比例定数であり、式(1)、(2)、(3)、(4)から、以下の式が成り立つ。
|Fm|=|ΔFa−ΔFb|/2
=K・|δa1−δb1|/2 (5)
Therefore,
ΔFa = Fm−Fg (1)
ΔFb = −Fm−Fg (2)
Deri, again
ΔFa = K · δa 1 (3)
ΔFb = K · δb 1 (4)
Here, K is a proportional constant representing the excitation force and the magnitude of vibration, and the following equations are established from equations (1), (2), (3), and (4).
| Fm | = | ΔFa−ΔFb | / 2
= K · | δa 1 -δb 1 | / 2 (5)
エアギャップ6の偏心に起因した不平衡磁気吸引力Fmはエアギャップ6の偏心量に応じて大きくなり、また、これに伴って振動の大きさも大きくなる。したがって、測定方向におけるエアギャップ6の偏心量に応じた振動の大きさをδyとすると、振動の大きさδyは、下記の式で表される。
δy=|δa1−δb1|/2 (6)
また、エアギャップ6の偏心の方向は、以下の2つの場合のどちらかにより決まる。
(a)δa1<δb1の場合
圧縮機を180゜回転後の測定結果δb1が回転前の測定結果δa1より大きい場合、180゜回転後の圧縮機の置き方で鉛直下向き方向にエアギャップ6は偏心している。
(b)δa1>δb1の場合
圧縮機を180゜回転後の測定結果δb1が回転前の測定結果δa1より小さい場合、180゜回転後の圧縮機の置き方で鉛直上向き方向にエアギャップ6は偏心している。
The unbalanced magnetic attractive force Fm resulting from the eccentricity of the
δy = | δa 1 −δb 1 | / 2 (6)
The direction of eccentricity of the
(A) In the case of δa 1 <δb 1 When the measurement result δb 1 after the compressor is rotated 180 ° is larger than the measurement result δa 1 before the rotation, the air is moved vertically downward depending on the position of the compressor after the rotation 180 °. The
(B) In the case of δa 1 > δb 1 When the measurement result δb 1 after the compressor is rotated 180 ° is smaller than the measurement result δa 1 before the rotation, the air is moved upward in the vertical direction depending on the position of the compressor after the rotation by 180 °. The
上記の説明は、圧縮機1を基準位置(回転角0度)、および、この基準位置から周方向に180度回転させた位置においてそれぞれ振動の大きさδa1,δb1を測定してエアギャップ6の偏心量に応じた振動の大きさδyを決定した場合であるが、この実施の形態1では、さらに、圧縮機1を基準位置から90度だけ回転した位置と、さらに基準位置から90+180度回転した位置においてそれぞれ振動の大きさδa2,δb2を測定している。このときの、エアギャップ6の偏心量に応じた振動の大きさをδxとすると、この振動の大きさδxは、(6)式の場合と同様、下記の式で表される。
δx=|δa2−δb2|/2 (7)
In the above description, the magnitudes of vibrations δa 1 and δb 1 are respectively measured at the reference position (
δx = | δa 2 −δb 2 | / 2 (7)
この場合、上記(6),(7)式で得られるエアギャップ6の偏心量に応じた振動の大きさδx,δyは、図7に示すように、互いに直交する2軸(X軸,Y軸)に沿った振動の大きさである。一方、交流電圧印加時の電動機2において、エアギャップ6の偏心量Δと電動機2の外周で測定される振動の大きさδとは、X軸,Y軸ごとにそれぞれ図8に示すような直線関係にある。そこで、予め試験用ワークを用いて実験を行い、加速度ピックアップ39によって測定される振動の大きさδx,δyとエアギャップ6の偏心量Δx,Δyとの直線関係を調べておくことにより、X軸についての振動の大きさδxからその偏心量Δxを、またY軸についての振動の大きさδyからその偏心量Δyをそれぞれ求めることができる。
すなわち、以下の関係が成り立つ。
Δx=h1・δx (8)
Δy=h2・δy (9)
ここに、h1,h2は振動の大きさとエアギャップ偏心量との関係を示す比例定数である。
In this case, as shown in FIG. 7, the magnitudes of vibration δx and δy according to the eccentricity of the
That is, the following relationship is established.
Δx = h1 · δx (8)
Δy = h2 · δy (9)
Here, h1 and h2 are proportional constants indicating the relationship between the magnitude of vibration and the air gap eccentricity.
このようにして、X軸,Y軸についての各偏心量Δx,Δyが求まれば、エアギャップ6の実際の偏心量Δと偏心方向αとを、次式によって計算することができる。
Δ=√(Δx2+Δy2) (10)
α=tan−1(Δy/Δx) (11)
これにより、ロータ4の主軸12に垂直な平面上の二次元座標によってエアギャップ6の偏心量Δと偏心方向αとを表すことができる。
When the eccentric amounts Δx and Δy about the X axis and the Y axis are obtained in this way, the actual eccentric amount Δ and the eccentric direction α of the
Δ = √ (Δx 2 + Δy 2 ) (10)
α = tan −1 (Δy / Δx) (11)
Thus, the eccentric amount Δ and the eccentric direction α of the
以上のように、この実施の形態1によれば、加速度ピックアップ39によって圧縮機1の鉛直方向の振動の大きさのみを測定することにより、ロータ4とステータ5の位置関係が直接目視で確認することができない製品の完成状態であっても、エアギャップ6の偏心状態(偏心量と偏心方向)を精度良く求めることができる。
As described above, according to the first embodiment, the positional relationship between the
実施の形態2.
上記の実施の形態1では、ロータ4の主軸12を中心に圧縮機1全体を周方向に沿って回転して4つの振動位置における測定値δa1,δb1、δa2,δb2を得ることにより、互いに直交する2方向(X軸,Y軸)に沿う振動の大きさδx,δyを求めているが、この実施の形態2では、圧縮機1の振動を測定する位置をさらに細かく設定してエアギャップ6の偏心量と偏心方向の測定精度を高めるようにしたものである。
In the first embodiment, the
すなわち、この実施の形態2では、実施の形態1の場合と同様、図1および図2の圧縮機1を測定対象とし、図3および図4に示したものと同じ構成の装置30を使用して電動機2のエアギャップ6の偏心量と偏心方向とを測定する。
That is, in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the
この場合、実施の形態1と異なる点は、図9に示すフローチャートにおいて、S9での規定回数kを“2”の倍数でかつ“8”以上の数値に設定し、また、S10では電動機2をロータ4の主軸12を中心に周方向に沿ってθiごとに測定位置を変更する。このとき、θiは次式で与えられる。
θi=i×(360/k) (i=1,2,…,k) (12)
In this case, the difference from the first embodiment is that in the flowchart shown in FIG. 9, the prescribed number of times k in S9 is set to a multiple of “2” and a value of “8” or more. The measurement position is changed for each θi along the circumferential direction around the
θi = i × (360 / k) (i = 1, 2,..., k) (12)
そして、S2からS10までの処理を繰り返して実行し、測定回数nが規定回数kを越えたところで処理を終了し、圧縮機1の周方向に沿って異なるk個の位置における振動の大きさを順次測定する。その場合、図10に示すように、圧縮機1を載置台32に設置した状態でロータ4の主軸12に垂直な平面上に二次元座標をとり、鉛直上向きをY軸の正方向とし、右手座標系となるようにX軸をとる。また、角度θiはX軸の正方向から反時計回りにとる。
Then, the processes from S2 to S10 are repeatedly executed, and the process is terminated when the number of measurement n exceeds the specified number k, and the magnitudes of vibrations at different k positions along the circumferential direction of the
このようにして各角度θi(i=1,2,…,k)における振動の大きさの測定結果δiが得られると、互いに対向する一対の測定点δaj,δbj(j=1,2,…,k/2)の測定結果ごとに、次式によって振動の大きさδjを算出する。
δj=|δaj−δbj|/2 (j=1,2,…,k/2) (13)
そして、図8に示した関係から、各振動の大きさδjに対応した各偏心量Δjを求める。また、互いに対向する各測定点δaj,δbj(j=1,2,…,k/2)の大小関係を調べて、数値の大きい方の測定値を与えるときの角度θiを偏心方向γjとして採用する。
When the measurement result δi of the magnitude of vibration at each angle θi (i = 1, 2,..., K) is thus obtained, a pair of measurement points δaj, δbj (j = 1, 2,. , K / 2), the vibration magnitude δj is calculated by the following equation.
δj = | δaj−δbj | / 2 (j = 1, 2,..., k / 2) (13)
Then, each eccentric amount Δj corresponding to each vibration magnitude δj is obtained from the relationship shown in FIG. Further, the magnitude relationship between the measurement points δaj, δbj (j = 1, 2,..., K / 2) facing each other is examined, and the angle θi when giving the larger measured value is adopted as the eccentric direction γj. To do.
こうして、k/2個の偏心量の値Δjと偏心方向の値γjとが得られると、X軸に沿う振動の大きさΔxの総和と、Y軸に沿う振動の大きさΔyの総和とを、次式によって求める。
(Δx,Δy)
=(1/(k/4)・Σj=1,K/2Δj・cosγj,
1/(k/4)・Σj=1,k/2Δj・sinγj)(14)
Thus, when k / 2 eccentricity value Δj and eccentric direction value γj are obtained, the sum of vibration magnitude Δx along the X axis and the sum of vibration magnitude Δy along the Y axis are obtained. Is obtained by the following equation.
(Δx, Δy)
= (1 / (k / 4) · Σ j = 1, K / 2 Δj · cosγj,
1 / (k / 4) · Σ j = 1, k / 2 Δj · sin γj) (14)
(14)式によりX軸、Y軸の各方向の振動の大きさΔy,Δxの総和がそれぞれ求まれば、前述の(10),(11)式によってエアギャップ6の実際の偏心量Δと偏心方向αとを、計算することができる。
If the sum of the vibration magnitudes Δy and Δx in the X-axis and Y-axis directions is obtained from the equation (14), the actual eccentricity Δ of the
以上のように、この実施の形態2によれば、実施の形態1の効果に加えて、圧縮機1の振動を測定する位置を実施の形態1の場合よりもさらに細かく設定することにより、エアギャップ6の偏心量と偏心方向の測定精度を一層高めることができる。
As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, by setting the position for measuring the vibration of the
実施の形態3.
図11は圧縮機の電動機を測定対象とした本発明の実施の形態3におけるエアギャップ偏心測定装置の概略構成を示す正面断面図、図12は同装置の側面断面図であり、図3および図4に示した実施の形態1の構成と対応する部分には同一の符号を付す。
FIG. 11 is a front sectional view showing a schematic configuration of an air gap eccentricity measuring apparatus according to
上記の実施の形態1,2では、圧縮機1の振動を測定する位置を変更する操作を全て手動により行っているが、この実施の形態3では、測定位置の変更操作を半自動化して測定操作の手間を省けるようにしたものである。
In the first and second embodiments, the operation for changing the position at which the vibration of the
すなわち、この実施の形態3のエアギャップ偏心測定装置は、基台31の上面に設けられた左右一対の載置台32の間に加速度ピックアップシリンダ37が鉛直方向に沿って伸縮可能に設けられている。そして、この加速度ピックアップシリンダ37の上端に防振材38を介して加速度ピックアップ39が取付けられている。したがって、加速度ピックアップシリンダ37の伸縮運動に伴って加速度ピックアップ39が鉛直方向に上下動する。
That is, in the air gap eccentricity measuring apparatus according to the third embodiment, the
また、基台31上の一対の載置台32の外方には、それぞれ圧縮機1のシェル3の端子側(図12における右側)と足部19側(図12における左側)の周側部をクランプする左右一対のクランプ機構45が互いに対向して配置されている。各クランプ機構45は、基台31から立設された支柱46に摺動可能に設けられるとともに、各クランプ機構45には、当該機構45を支柱46に沿って上下に摺動させる機構移動用シリンダ47、および当該機構45を回転する機構回転用モータ48が設けられている。
Further, on the outside of the pair of mounting tables 32 on the
各クランプ機構45自体は、周知の構造であって、圧縮機1のシェル3の周方向に沿う3箇所にロータ4の主軸12に沿って突出したクランプ爪49を有している。また、一方(図12の左側)のクランプ機構45には鉛直方向に沿って平板50が固定されており、この平板50には加速度ピックアップ39による圧縮機1の振動の測定位置を決定するための一つの位置決め穴51が形成されている。
Each
なお、上記のクランプ機構45、機構移動用シリンダ47、および機構回転用モータ48が特許請求の範囲における自動測定位置変更手段に対応している。
その他の構成は実施の形態1の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
The
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
この実施の形態3のエアギャップ偏心測定装置30において、圧縮機1の振動を測定する位置を変更する場合には、図13(a)に示すように、予め、圧縮機1をロータ4の主軸12が水平になるように防振材34の上に載置した後、位置決めピン42により足部19の基準穴20と位置決め穴51との位置を合わせて圧縮機1の位相を決めておく。
In the air gap
そして、図13(b)に示すように、両クランプ機構45のクランプ爪49で圧縮機1のシェル3の周側部をクランプしてから、機構移動用シリンダ47を伸長させて圧縮機1を支柱46に沿って上方へ移動する。次に、図13(c)に示すように、機構回転用モータ48を回転させることにより、圧縮機1を所定の角度までロータ4の主軸12を中心に回転させる。続いて、図13(d)に示すように、機構移動用シリンダ47を縮退させて圧縮機1を下方へ移動し、圧縮機1を防振材34の上に載置する。この一連の動作により、圧縮機1の振動測定位置を変更することができる。
Then, as shown in FIG. 13B, after clamping the peripheral side portion of the
この実施の形態3におけるエアギャップ6の偏心状態(偏心量と偏心方向)の測定手順を図14のフローチャートに示す。この場合の測定手順は、実施の形態1あるいは実施の形態2と同様である。すなわち、実施の形態1のように、4つの測定値に基づいてエアギャップ6の偏心状態を算出してもよく、あるいは、実施の形態2のように、さらに多数の測定値に基づいてエアギャップ6の偏心状態を算出して測定精度を高めてもよい。なお、図14のS5〜S7が図13(a)〜(d)に示した手順に相当している。
The measurement procedure of the eccentric state (the eccentric amount and the eccentric direction) of the
以上のように、この実施の形態3によれば、クランプ機構45は、機構移動用シリンダ47により昇降され、また、機構回転用モータ48により回転されるので、クランプ機構45でクランプされた圧縮機1の振動測定位置を容易に変更することができる。このため、加速度ピックアップ39による振動の大きさの測定を半自動的に実行することが可能となり、測定時の手間と労力を省くことができる。
As described above, according to the third embodiment, the
なお、上記の実施の形態1、2においては、加速度ピックアップ39は圧縮機1の上方に位置して振動を測定しているが、圧縮機1の下方に取り付けて振動を測定するようにしてもよい。また、実施の形態3においても、加速度ピックアップ39は圧縮機1の下方に位置して振動を測定しているが、圧縮機1の上方に取り付けて振動を測定することも可能である。
In the first and second embodiments, the
また、実施の形態1〜3において、圧縮機1の振動を測定するセンサとして加速度ピックアップ39を用いたが、加速度を測定するタイプでなく、速度、あるいは変位を測定するものでもかまわない。
In the first to third embodiments, the
さらに、上記の実施の形態1〜3では、測定対象を単相誘導電動機2を搭載した圧縮機1としたが、単相誘導電動機だけでなく多相の誘導電動機を搭載した圧縮機であってもよく、さらに、圧縮機以外に、単に各種の電動機のエアギャップの偏心量と偏心方向とを測定する必要がある場合には、本発明を適用することが可能である。
Furthermore, in said Embodiment 1-3, although the measuring object was set to the
1 圧縮機、2 電動機、4 ロータ、5 ステータ、6 エアギャップ、
12 主軸、30 エアギャップ偏心測定装置、32 載置台、
37 加速度ピックアップシリンダ、38 防振材、39 加速度ピックアップ、
42 位置決めピン、45 クランプ機構、47 機構移動用シリンダ、
48 機構回転用モータ。
1 Compressor, 2 Electric motor, 4 Rotor, 5 Stator, 6 Air gap,
12 spindles, 30 air gap eccentricity measuring device, 32 mounting table,
37 acceleration pickup cylinder, 38 anti-vibration material, 39 acceleration pickup,
42 positioning pin, 45 clamping mechanism, 47 mechanism moving cylinder,
48 Mechanism rotation motor.
Claims (7)
上記ロータの主軸が水平な向きに、上記電動機全体を上記主軸を中心として回転した複数の姿勢で固定できる設置台と、上記ロータを回転させた状態における電動機の鉛直方向の振動量を測定する振動測定手段と、を備えることを特徴とする電動機のエアギャップ偏心測定装置。 An apparatus for measuring the eccentricity of an air gap between a rotor and a stator of an electric motor,
An installation base capable of fixing the whole motor in a plurality of postures rotated about the main shaft in a horizontal orientation of the main shaft of the rotor, and vibration for measuring a vertical vibration amount of the motor when the rotor is rotated And an air gap eccentricity measuring device for an electric motor .
上記基台の上に設けた上記電動機を載置する載置台と、A mounting table for mounting the electric motor provided on the base;
上記載置台に載置する上記電動機の主軸と直行するように上記基台から立設され、上記電動機を固定する位置決め穴を有する平板とからなる請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の電動機のエアギャップ偏心測定装置。4. The apparatus according to claim 1, further comprising a flat plate that is erected from the base so as to be orthogonal to the main shaft of the electric motor mounted on the mounting table and has a positioning hole for fixing the electric motor. An air gap eccentricity measuring device for an electric motor as described.
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