JPH0771386B2 - 軸受摩耗検出装置 - Google Patents

軸受摩耗検出装置

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JPH0771386B2
JPH0771386B2 JP2024866A JP2486690A JPH0771386B2 JP H0771386 B2 JPH0771386 B2 JP H0771386B2 JP 2024866 A JP2024866 A JP 2024866A JP 2486690 A JP2486690 A JP 2486690A JP H0771386 B2 JPH0771386 B2 JP H0771386B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気的に検出する軸受摩耗検出装置に係
り、特にキャンドモータポンプ等の軸受の摩耗量を電源
電圧の影響を受けずに検出することができる軸受摩耗検
出装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、キャンドモータポンプは、回転部分が完全に取
扱液中に置かれ、接液部と外部とを貫通する可動部分が
なく、従って軸封部をもっていないため完全無漏洩が実
現でき、取扱液の漏洩や外気の吸込みといった問題点が
完全に解決され、プロセス用ポンプとして優れた利点を
有している。
このような利点を有するキャンドモータポンプは、回転
運動により生じるラジアル荷重およびスラスト荷重の全
てを軸受けで受ける構造となっている。この軸受は取扱
液によって潤滑され、しかも取扱液その他の使用条件が
様々であることから、軸受の摩耗態様は多様である。こ
のため、予め軸受の耐用期限を決定しておくことはでき
ないので、一度プラントに組込まれると、定期点検の時
か故障の時でない限り軸受摩耗度を知ることかできな
い。
従って、もしポンプ稼動中に軸受がラジアル方向の許容
摩耗限界を越えて摩耗すると、間もなくステータキャン
とロータキャンが接触してキャンが破損することにな
る。また、ポンプ稼動中に軸受がスラスト方向の許容摩
耗限界を越えて摩耗すると、間もなくインペラとハウジ
ングが接触して破損し、さらにこのような原因から軸受
の内周部に潤滑用の取扱液が行き渡らなくなって、軸受
のラジアル方向の摩耗を助長することになる。
従来、この種の軸受の摩耗に対して電気的手段を用いた
軸受摩耗検出装置としては、固定子鉄心歯部にサーチコ
イル等を設けて、軸受の摩耗による回転子の偏心を誘導
電流の変化や見掛け角度の変化等によって電気的に検出
する構成の特開昭52−132309号が知られている。
すなわち、第3図に示す通りであり、第3図において参
照符号10,12,14はサーチコイルで固定子の鉄心歯部に巻
装され、互いに空間角でほぼ120゜隔てて設けられてい
る。このサーチコイル10〜14の各出力端子18〜28は、サ
ーチコイルがそれぞれ直列となるように接続して、これ
により軸受非摩耗時に互いに相殺する合成電圧が得られ
るよう構成される。交流電圧計30は、サーチコイルの合
成電圧を表示すると共に回転子32の軸心O2と固定子16の
軸心O1との偏心量に応じた電圧を指示する。
この場合サーチコイルに誘起される回転子32の偏心回転
による起電力と軸受摩耗量との関係は第4図に示す特性
曲線で表され,軸受摩耗量の増加に伴い起電力も増加す
る。なお、曲線34は無負荷時のものであり、曲線36は全
負荷時のものである。
しかるに、前記サーチコイルに誘起される起電力に基づ
く出力電圧enは、固定子の1次電流による起電力e1と、
回転子の2次電流による高調波の起電力eとの和であ
り、起電力e1同士の直列合成電圧は、軸受の偏心によら
ず零となるが、起電力e2同士の直列合成電圧は、軸受が
偏心すると、不平衡分が残り、軸受摩耗相当の出力とな
る。
すなわち、1次電流による起電力e1は、 e1=k1cos(ωt+θ1)であり、 2次電流による起電力e2は、回転子導体中に流れる電流
がつくる磁場が、回転子の回転により固定子の鉄心に取
付けられたサーチコイルを通過することで起きるため、
1次側とは位相が90゜ずれる。このため、起電力e2は、 e2=k2cos(ωt+θ2)sin(Nωt)となる。
(但し、ω:電源周波数、N:回転子のスロット数であ
る。) また、誘導モータの場合、スリップによる回転の遅れを
生じるため、回転子スリップをsとすると、前記起電力
e2は、次式で示される。
従って、サーチコイルの出力en=e1+e2は、次式で求め
られる。
そこで、120゜位相でサーチコイルが配置された場合
は、 となり、軸受が摩耗により偏心回転をすれば、この出力
が得られる。
また、軸受の摩耗が無い場合は、k20=k21=k22とな
り、 en=0 となる。
また、特開昭49−59201号公報に開示されるように、空
間角で180゜位相の場合も、前記と同様である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前述した電気式軸受摩耗検出装置におい
ては、サーチコイル10〜14により直接その起電力を交流
電圧計30で出力していたため、負荷や電源電圧変動等に
よりモータ駆動用電流が変化するとその出力値が変化す
る。たとえ負荷が一定であっても電源電圧に変動が生じ
れば磁束密度が変化するため、サーチコイル10〜14の起
電力が変化する結果、前記軸受摩耗検出装置の出力値も
変化することになる。
従って、軸受の摩耗量が変化しない場合でも、モータの
電源電圧が増加すると軸受摩耗検出装置の出力は恰も軸
受の摩耗が増加したように挙動するため、この出力に基
いて軸受摩耗に対する適切な判断を行うことは困難であ
った。
そこで、本発明の目的は、固定子内部に埋設されたサー
チコイルにより合成電圧として取出される検出値が、モ
ータの電源電圧の変動によって影響されずに出力できて
適切な判断を行えると共に簡単な回路構成により信頼性
が高くしかも固定子内部に設置可能な軸受摩耗検出装置
を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る軸受摩耗検出装置は、キャンドモータの固
定子鉄心歯部に等間隔離間して複数のサーチコイルを巻
回し、これらのサーチコイルを直列に接続することによ
り軸受非摩耗時に互いに相殺する合成電圧を得るように
構成した軸受摩耗検出装置において、 前記合成電圧をダイオードおよびコンデンサによって整
流平滑して直流電圧を出力する軸受摩耗検出回路と、 前記軸受摩耗検出回路の検出電圧を表示する表示計と、 キャンドモータの3本の動力線の内の2本から抵抗また
は変圧器を介して電源電圧変動に比例した直流出力電圧
を取出す電源電圧変動検出回路とを備え、 前記電源電圧変動検出回路の出力を前記軸受摩耗検出回
路の出力に対し電源電圧変動を打消す方向に加算するよ
う回路構成することを特徴とする。
また、前記の軸受摩耗検出装置において、前記電源電圧
変動検出回路は、電子部品として抵抗、ダイオードおよ
びコンデンサのみを使用し、前記軸受摩耗検出回路と共
に前記キャンドモータの固定子付近に設置すれば好適で
ある。
〔作 用〕
本発明に係る軸受摩耗検出装置によれば、電源電圧が変
動するとサーチコイルの合成電圧出力値が変化するけれ
ども、電源部より電源電圧の変動に比例した出力電圧を
取出してサーチコイルの出力電圧を打消す方向に加算す
るため、サーチコイル出力電圧の電源電圧変動分が相殺
されて軸受摩耗量に起因した正規の出力信号だけを得る
ことができる。
また、本軸受摩耗検出装置は交流回転電機の固定子付近
に設置することが可能なため、防爆構造とすることがで
きる。
〔実施例〕
次に、本発明に係る軸受摩耗検出装置の実施例につき、
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す軸受摩耗検出機構の
要部回路図である。なお、説明の便宜上、第3図に示す
従来の構造と同一構造部分については同一参照符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
第1図において、サーチコイル10,12,14を直列接続した
両端の出力端子18および28間にダイオード34とコンデン
サ36の直列回路を接続すると共に、ダイオード34とコン
デンサ36の接続点に直流電圧計38の一端を接続し、他端
をブリーダ抵抗58に接続する。一方、モータ60の動力線
40の内の2本を保護用の電流制限抵抗42,44を介してダ
イオード46,50およびコンデンサ48,52に接続する。この
抵抗42にはダイオード46のアノードとダイオード50のカ
ソードを接続し、ダイオード46のカソードとダイオード
50のアノードとの間にコンデンサ48,52の直列回路を接
続する。また、抵抗44はコンデンサ48,52の接続点に接
続すると共にツェナダイオード56のカソードおよび出力
端子28に接続する。さらに、ツェナダイオード56のアノ
ードとダイード46のカソード間にブリーダ抵抗58を接続
し、抵抗54をダイオード50とコンデンサ52の接続点と、
ツェナダイオード56のアノードとの間に接続する。
このようにして、サーチコイル10〜14の合成電圧をダイ
オード34およびコンデンサ36により整流平滑して直流電
圧を出力する軸受摩耗検出回路を構成し、ダイオード4
6,50、コンデンサ48,52、ツェナダイオード56、抵抗54
により電源電圧変動に比例した出力電圧を取出す電源電
圧変動検出回路を構成すると共に、ブリーダ抵抗58とダ
イオード34のカソード間に軸受摩耗検出回路の検出電圧
を表示する表示計としての直流電圧計38を接続し、さら
にツェナダイオード56のカソードを出力端子28に接続す
ることにより、電源電圧変動検出回路の出力が軸受摩耗
検出回路の出力に対し電源電圧変動を打消す方向に加算
される結果、直流電圧計38は電源電圧の変動に影響され
ない軸受摩耗量に対応する電圧を表示する。
表−1は、第3図の従来例の回路構成による表示計出力
と、本発明に係る第1図の回路構成による表示計出力と
の電源電圧依存性を比較したものである。表−1によっ
て明らかなように、第1図の本発明に係る回路構成によ
れば、表示計の出力電圧は電源電圧の変化に影響されず
に、摩耗量に対応した出力を表示することが判る。
また、第2図は本発明に係る軸受摩耗検出装置の別の実
施例を示す要部回路図である。なお、説明の便宜上、第
2図において第1図と同一の構成部分については同一の
参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。すなわ
ち、第2図においては、モータ60の動力線40の内の2本
を変圧器62を介してダイオード46,50およびコンデンサ4
8,52に接続するように構成して電源電圧変動検出回路部
へモータ60の電源電圧を取込んでいる点が異なるだけで
あり、他の構成は同一である。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかなように、本発明の軸受摩耗
検出装置によれば、固定子内部に埋設されたサーチコイ
ルにより合成電圧として取出される検出値に対し、モー
タの電源電圧変動分を打消すように電圧を加算する構成
とした結果、電源電圧が変動した場合でも、検出値によ
る表示計の信号表示は電源電圧変動分が相殺されて電源
電圧変動の影響を受けない正規の軸受摩耗量に対応した
表示となる。このため、表示計の出力から軸受摩耗状態
を適切に判定することができる。
また、本発明の軸受摩耗検出装置の回路構成は、抵抗、
ダイオード、コンデンサまたは変圧器だけの基本的な部
品のみを使用しているため、モータによる電源サージや
ノイズに強く、また、モータ部の高温雰囲気によっても
容易には破壊しない信頼性の高い軸受摩耗検出装置を構
築できる。
従って、モータによる電源サージやノイズに強いため、
モータの固定子付近に軸受摩耗検出装置を設置すること
ができ、容易に防爆構造とすることができる。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る軸受摩耗検出装置の一実施例を示
す要部回路図、第2図は本発明に係る別の実施例を示す
要部回路図、第3図は従来の電気式軸受摩耗検出装置の
要部回路図、第4図はサーチコイルに誘起される回転子
の偏心回転による起電力と軸受摩耗量との関係を示す特
性曲線図である。 10,12,14……サーチコイル 16……固定子 18,20,22,24,26,28……出力端子 30……交流電圧計 32……回転子 34……特性曲線(無負荷時) 36……特性曲線(全負荷時) 38……直流電圧計 40……動力線 42,44……電流制限抵抗 46,50……ダイオード 48,52……コンデンサ 54……抵抗 56……ツェナダイオード 58……ブリーダ抵抗 60……モータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キャンドモータの固定子鉄心歯部に等間隔
    離間して複数のサーチコイルを巻回し、これらのサーチ
    コイルを直列に接続することにより軸受非摩耗時に互い
    に相殺する合成電圧を得るように構成した軸受摩耗検出
    装置において、 前記合成電圧をダイオードおよびコンデンサによって整
    流平滑して直流電圧を出力する軸受摩耗検出回路と、 前記軸受摩耗検出装置の検出電圧を表示する表示計と、 キャンドモータの3本の動力線の内の2本から抵抗また
    は変圧器を介して電源電圧変動に比例した直流出力電圧
    を取出す電源電圧変動検出回路とを備え、 前記電源電圧変動検出回路の出力を前記軸受摩耗検出回
    路の出力に対し電源電圧変動を打消す方向に加算するよ
    う回路構成することを特徴とする軸受摩耗検出装置。
  2. 【請求項2】前記電源電圧変動検出回路は、電子部品と
    して抵抗、ダイオードおよびコンデンサのみを使用し、
    前記軸受摩耗検出回路と共に前記キャンドモータの固定
    子付近に設置することを特徴とする請求項1記載の軸受
    摩耗検出装置。
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