JPH0813183B2 - 誘導電動機における回転子の軸方向変位検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機の回転子の軸
方向の変位を検出する軸方向変位検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術】従来、誘導電動機において、回転子軸受の
スラスト方向の摩耗等による回転子の軸方向の変位を検
出する方法としては、機械的検知方法と電気的検知方法
が実用化され又は提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の機械的検知
方法によるものは、構造が複雑、高度な機械加工や組立
てが要求され、且つ非破壊的検知でないため検出部の再
度の使用ができない等の欠点があった。また、電気的検
知方法によるものは、電動機の主磁界の変化を利用する
ため固定子磁極に何等かの検出素子を装着する必要があ
ったが、固定子磁極は形状や主巻線との構造上の整合を
うることに困難があり、いまだ実用化するにいたってい
ないのが現状である。

【０００４】本発明は上記電気的検知方法に属するもの
であるが、上記欠点を除去するため、誘導電動機の固定
子主磁界の変化を利用するものではなく、回転子両端部
における漏洩磁束の不平衡を検出し、該漏洩磁束の不平
衡度によって回転子の軸方向の変位を検知する誘導電動
機における回転子の軸方向変位検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】上記課題を解決するため本発明は、固定子
と該固定子に軸方向に貫通し回転自在に配置された回転
子を具備する誘導電動機における回転子の軸方向変位検
出装置であって、前記固定子の固定子鉄心の軸方向両側
で且つ固定子磁極に作られる主磁界の外に配置された一
対の磁気電気変換素子と、該一対の磁気電気変換素子の
出力から回転子の軸方向変位を検出する軸方向変位検出
手段を設け、前記一対の磁気電気変換素子は回転子の回
転子鉄心の軸方向両端部における漏洩磁束を検知するよ
うに対称的位置に配置し、軸方向変位検出手段は一対の
磁気電気変換素子の出力より回転子の軸方向両端部にお
ける漏洩磁束の不平衡度を検出し、該漏洩磁束の不平衡
度より回転子の軸方向の変位を検出することを特徴とす
る。

【０００６】また、誘導電動機の固定子鉄心の軸方向両
端は前記回転子鉄心の軸方向両端から所定寸法だけ内側
に位置しており、該固定子鉄心の軸方向両端面に一対の
磁気電気変換素子を配置したことを特徴とする。

【０００７】また、誘導電動機の固定子鉄心の軸方向両
端と前記回転子鉄心の軸方向両端は略同一面に位置し、
該固定子鉄心の軸方向両端に所定寸法の切欠部を設けて
固定子からの主磁界を制限し、該主磁界制限部に前記一
対の磁気電気変換素子を配置したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】回転子の軸方向変位検出装置を上記のように構
成することにより、回転子鉄心を含む誘導電動機の回転
子が正規の軸方向位置にある場合は、磁気電気変換素子
が検出する漏洩磁束は同量であるから、その差動出力は
零となる。軸受スラスト方向の摩耗等の原因で回転子が
軸方向に変位したとすると、回転子鉄心の端面が近づく
側の磁気電気変換素子はより多くの漏洩磁束を検出し、
回転子鉄心が遠ざかる側の磁気電気変換素子はより少な
い漏洩磁束を検出することになり、その結果差動出力は
回転子鉄心の軸方向変位に略対応する大きさとなる。従
って、この差動出力から回転子の軸方向の変位が検出で
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の誘導電動機における回転子の軸方
向変位検出装置の概略構成を示す図である。図１（ａ）
は電動機の軸方向断面の片側を示す図であり、同図
（ｂ）はこれを軸方向から見た図である。

【００１０】図において、１は誘導電動機の固定子鉄心
であり、２は回転子鉄心、３は検出素子磁極である。回
転子鉄心２はその端面２１が検出素子磁極の検出端３１
と回転子鉄心２からの漏洩磁束を検出するのに適する位
置関係となるように、固定子鉄心１よりその積層厚を大
きくしてある。即ち、固定子鉄心１の端面は回転子鉄心
２の端面２１から所定寸法だけ内側に位置している。検
出素子磁極３の他端は固定子鉄心１に植え込まれてお
り、その脚部に検出コイル３２が巻かれている。上記検
出素子磁極３及び検出コイル３２で回転子鉄心２の両端
からの漏洩磁束を検知する磁気電気変換素子を構成す
る。この磁気電気変換素子は固定子鉄心の他端面にも対
称に設けられている。

【００１１】図２は回転子の軸方向変位検出装置の回路
構成を示す図である。図示するように、固定子鉄心１の
両端面に装着された前記磁気電気変換素子の検出コイル
３２Ａ及び検出コイル３２Ｂの検出出力は差動出力とな
るように互いに打消合う極性に接続され、その出力は表
示回路部４に接続されている。表示回路部４は整流素子
４１、ローパスフィルタを構成する抵抗４２とコンデン
サ４３と直流表示機器４４とから構成されている。

【００１２】図１において、回転子鉄心２の端面２１は
固定子鉄心１の端面１１より外側にあるため、磁気電気
変換素子の検出素子磁極３の検出端３１が検出する磁束
は固定子鉄心１に生じる主磁束の漏洩成分が小さいこと
から回転子鉄心２の端部における漏洩磁束が主たる成分
となる。

【００１３】図２において、回転子鉄心２を含む誘導電
動機の回転子が正規の軸方向位置にある場合は、磁気電
気変換素子の検出コイル３２Ａ及び検出コイル３２Ｂが
それぞれ検出する回転子鉄心２の端部の漏洩磁束は同量
であるから、これら検出コイル３２Ａ，３２Ｂがそれぞ
れ検出する漏洩磁束は同量であり、検出コイル３２Ａ，
３２Ｂの差動出力は零となる。

【００１４】今、回転子が軸受スラスト方向の摩耗等の
原因で軸方向に変位したとすると、回転子鉄心２の端面
２１が近づく側の磁気電気変換素子はより多くの漏洩磁
束を検出し、回転子鉄心２が遠ざかる側の磁気電気変換
素子はより少ない漏洩磁束を検出することになる。その
結果、検出コイル３２Ａと検出コイル３２Ｂとの差動出
力は回転子鉄心２の軸方向変位に略対応する大きさとな
る。この差動出力が表示回路部４へ出力され、整流素子
４１、抵抗４２とコンデンサ４３で構成されるローパス
フィルタを通って直流表示機器４４に入力される。この
直流表示機器４４の表示により回転子の軸方向の変位を
知ることができる。

【００１５】図３は本発明の誘導電動機における回転子
の軸方向変位検出装置の他の概略構成を示す図である。
図１に示す軸方向変位検出装置では、回転子鉄心２は固
定子鉄心１よりその積層厚を大きくし、回転子鉄心２の
端面２１が固定子鉄心１の端面１１より十分外側に位置
するようにしているが、このように回転子鉄心２と固定
子鉄心１との間に積層厚の差をつけると鉄心の製造上に
おいて不便があるため、これらの形状を電磁的に等価変
換して回転子鉄心と固定子鉄心とを同じ積層厚にすると
好都合である。図３はこの等価変換を行った例を示して
いる。

【００１６】図３においては、固定子鉄心１の一部に切
欠部分を作り、主磁界を制限すると共に、その切欠部の
端面１１を回転子鉄心の端面２１より十分内側になるよ
うにする。また、磁気電気変換素子の検出素子磁極３の
検出端３１も内側に湾曲させ、回転子鉄心２の端面２１
がこの検出端３１と適当な位置関係となるようにしてい
る。このような構造においても電磁気的には図１の構造
と等価であり、従って、図１に基づいての説明は図３に
ついても有効であるのでここではその説明は省略する。

【００１７】図４は図３の回転子の軸方向変位検出装置
の実験結果を示す図である。同図において、縦軸は検出
電流値を示し、横軸は回転子の軸方向（スラスト方向）
の変位を示す。図示するように、若干の負荷変動による
検出電流の変化はあるものの、全体として回転子の軸方
向変位を的確に検知できる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば下記
のような優れた効果が得られる。 （１）回転子鉄心の軸方向両端部の漏洩磁束を一対の磁
気電気変換素子で検出し、その出力によって該漏洩磁束
の不平衡を検出し、これによって軸受スラスト方向の摩
耗等による回転子の軸方向の変位を検出することができ
る。

【００１９】（２）また、固定子磁極に作られた主磁束
を利用せず回転子端部の漏洩磁束を利用する方式である
ため、固定子磁極に直接検出素子を装着する必要がな
く、このための検出素子である磁気電気変換素子は別部
品として製造し、且つ組み立てることができるから、誘
導電動機本体の製造が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導電動機における回転子の軸方向変
位検出装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の回転子の軸方向変位検出装置の回路構
成を示す図である。

【図３】本発明の誘導電動機における回転子の軸方向変
位検出装置の他の概略構成を示す図である。

【図４】図３の回転子の軸方向変位検出装置の実験結果
を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ 回転子鉄心 ３ 検出素子鉄心 １１ 端面 ２１ 端面 ３１ 検出端 ３２ 検出コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と該固定子に軸方向に貫通し回転
   自在に配置された回転子を具備する誘導電動機における
   回転子の軸方向変位検出装置であって、 前記固定子の 固定子鉄心の軸方向両側で且つ固定子磁極
   に作られる主磁界の外に配置された一対の磁気電気変換
   素子と、該一対の磁気電気変換素子の出力から前記回転
   子の軸方向変位を検出する軸方向変位検出手段を設け、 前記 一対の磁気電気変換素子は前記回転子の回転子鉄心
   の軸方向両端部における漏洩磁束を検知するように対称
   的位置に配置し、 前記軸方向変位検出手段は前記一対の磁気電気変換索子
   の出力より 前記回転子の軸方向両端部における漏洩磁束
   の不平衡度を検出し、該漏洩磁束の不平衡度より回転子
   の軸方向の変位を検出することを特徴とする誘導電動機
   における回転子の軸方向変位検出装置。
2. 【請求項２】 前記誘導電動機の前記固定子鉄心の軸方
   向両端は前記回転子鉄心の軸方向両端から所定寸法だけ
   内側に位置しており、該固定子鉄心の軸方向両端面に前
   記一対の磁気電気変換素子を配置したことを特徴とする
   請求項１記載の誘導電動機における回転子の軸方向変位
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記誘導電動機の前記固定子鉄心の軸方
   向両端と前記回転子鉄心の軸方向両端は略同一面に位置
   し、該固定子鉄心の軸方向両端に所定寸法の切欠部を設
   けて前記固定子からの主磁界を制限し、該主磁界制限部
   に前記一対の磁気電気変換素子を配置したことを特徴と
   する請求項１記載の誘導電動機における回転子の軸方向
   変位検出装置。