JP6029888B2 - Motor diagnostic device, method and program - Google Patents

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JP6029888B2 JP2012178530A JP2012178530A JP6029888B2 JP 6029888 B2 JP6029888 B2 JP 6029888B2 JP 2012178530 A JP2012178530 A JP 2012178530A JP 2012178530 A JP2012178530 A JP 2012178530A JP 6029888 B2 JP6029888 B2 JP 6029888B2
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健司 尾崎
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Description

本発明は、モータを構成する軸受の嵌合部に生じる摩耗に着目したモータ診断技術に関する。   The present invention relates to a motor diagnostic technique that focuses on wear generated in a fitting portion of a bearing constituting a motor.

発電所などのプラントでは、モータ振動のデータを、常時あるいは定期的に収録している。そして、収録したデータのレベル変化や周波数特性の変化に基づいて、モータに生じている異常や劣化の有無を早期に検知する。
さらに収録したデータの変化の傾向を分析し、モータの分解点検時期の推定を行っている。なお、モータの異常や劣化の判断は、国際標準化機構(ISO)などの判定基準や複数回の測定データから求めた基準値をベースとし、警報発令や運転停止の条件を定めている。
In plants such as power plants, motor vibration data is recorded constantly or periodically. Based on the change in the level of recorded data and the change in frequency characteristics, the presence or absence of abnormality or deterioration occurring in the motor is detected at an early stage.
Furthermore, the trend of changes in the recorded data is analyzed, and the time for overhauling the motor is estimated. The determination of motor abnormality and deterioration is based on criteria such as the International Organization for Standardization (ISO) and standard values obtained from a plurality of measurement data, and the conditions for issuing an alarm and stopping operation are determined.

モータに異常や劣化が発生すると、振動のレベルが変化するとともに周波数特性に特徴的な変化が現れることが知られている。そして、モータ回転数の整数倍や転がり軸受の玉の数などに依存して、振動の周波数成分に変化が観測される。そして、これら周波数成分の変化を監視して、異常や劣化の有無を判断している(例えば、特許文献1)。
また、モータの電流波形においても、特定の周波数成分に変化が観測されることを利用して、異常や劣化の有無が判断される。
It is known that when the motor is abnormal or deteriorated, the vibration level changes and a characteristic change appears in the frequency characteristics. A change is observed in the frequency component of the vibration depending on an integral multiple of the motor rotation speed, the number of balls of the rolling bearing, and the like. And the change of these frequency components is monitored and the presence or absence of abnormality and deterioration is judged (for example, patent document 1).
Also, the presence or absence of abnormality or deterioration is determined by utilizing the fact that a change is observed in a specific frequency component in the current waveform of the motor.

特開2009−109350号公報JP 2009-109350 A

上述した従来技術は、ころがり軸受の傷、回転軸の曲がりや欠損、回転子や固定子の損傷に起因するモータの異常や劣化の判断に有効である。
これらの傷や損傷等が発生すると、対応する周波数成分の変化が、振動や電流等の監視データの変化として即座に検知されるため、異常の発生が早期に判断される。
The above-described prior art is effective for determining abnormality or deterioration of a motor due to scratches on a rolling bearing, bending or missing of a rotating shaft, or damage to a rotor or a stator.
When these scratches, damages, etc. occur, the corresponding frequency component changes are immediately detected as changes in monitoring data such as vibrations and currents, so that the occurrence of an abnormality is determined early.

ところで、このモータにおけるころがり軸受とハウジングの嵌合部は、熱伸縮する回転軸の軸方向の逃げを確保するために、ころがり軸受が軸方向に移動できるよう、緩めの寸法が採用されている。
熱伸縮の繰り替えしにより嵌合部が徐々に摩耗する場合や、モータとモータに接続される負荷装置(例えばポンプ)との据付不良(センタリングのずれ)がある場合は、モータの回転軸の振動が大きくなり、転がり軸受にかかる荷重が大きくなることにより嵌合部に摩耗が発生する場合がある。嵌合部の摩耗が進行すると転がり軸受が移動しやすくなることから、さらに摩耗が進行しやすくなる。
この嵌合部の摩耗が進行すると、モータの回転子と固定子が接近し焼き付きにいたる場合がある。
By the way, the fitting part between the rolling bearing and the housing in this motor has a loose dimension so that the rolling bearing can move in the axial direction in order to ensure the axial clearance of the rotating shaft that is thermally expanded and contracted.
If the fitting part gradually wears due to repeated thermal expansion and contraction, or if there is a poor installation (centering deviation) between the motor and the load device (for example, pump) connected to the motor, vibration of the motor's rotating shaft As the load increases, the load applied to the rolling bearing increases, and wear may occur in the fitting portion. As the wear of the fitting portion progresses, the rolling bearing becomes easy to move, so that the wear further proceeds.
When the wear of the fitting portion progresses, the rotor and stator of the motor may approach and seize.

しかしながら、このようなモータ軸受の嵌合部分の摩耗は、上述した従来技術における振動や電流の監視では、発見が困難とされている。
そして、モータの分解点検時に、ハウジングの嵌合部の寸法を測定し、異常な摩耗の有無を確認している。このように、嵌合部の摩耗の発見は、定期的な分解点検によるしかない状況にある。
しかし、直近の分解点検において異常が無くとも、運転中に、嵌合部の摩耗が進行しモータ故障にいたることが懸念される。
However, such wear of the fitting portion of the motor bearing is difficult to find by monitoring the vibration and current in the above-described prior art.
At the time of overhauling the motor, the size of the fitting portion of the housing is measured to check whether there is abnormal wear. As described above, the wear of the fitting portion is found only by periodic disassembly and inspection.
However, even if there is no abnormality in the latest overhaul and inspection, there is a concern that during the operation, the wear of the fitting portion proceeds and a motor failure occurs.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、モータの運転中に軸受外輪の嵌合部の摩耗の進行を検知できるようにして、焼きつき等の不具合の発生を未然に防止するモータ診断技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can detect the progress of wear of the fitting portion of the bearing outer ring during operation of the motor, thereby preventing the occurrence of defects such as seizure. An object is to provide a motor diagnostic technique.

軸受を介してハウジングに回転自在に軸承される回転軸と、前記ハウジングに固定される固定子と、前記固定子との電磁相互作用により前記回転軸に回転トルクを付与する回転子と、から構成されるモータのモータ診断装置において、前記モータの回転軸の半径方向の変位量を計測する変位センサ及び前記モータの漏れ磁束を計測する磁束センサのうち少なくとも一方のセンサから、前記モータの前記回転軸の実回転及びこれに連動する前記軸受の外輪の回転の両方を反映した連続的な波形信号を入力する入力部と、前記波形信号から前記モータの実回転よりも周波数の低い低周波成分を抽出する抽出部と、前記低周波成分に基づいて前記ハウジングの嵌合部の内周面と前記軸受の外輪の外周面とにおける摩耗の有無を判定する摩耗判定部と、を備えることを特徴とする。
さらには、軸受を介してハウジングに回転自在に軸承される回転軸と、前記ハウジングに固定される固定子と、前記固定子との電磁相互作用により前記回転軸に回転トルクを付与する回転子と、から構成されるモータのモータ診断装置において、前記ハウジングの嵌合部を含む領域に発信した超音波のエコーを検出する超音波センサ及び前記嵌合部を含む領域に生じさせた渦電流を検出する渦電流センサのうち少なくとも一方のセンサから、前記モータの前記回転軸の動きに連動する前記軸受の外輪の回転を反映した離散的な波形信号を入力する入力部と、前記波形信号から前記モータの実回転よりも周波数の低い周波数に対応する時間間隔で観測される低周波成分を抽出する抽出部と、前記低周波成分に基づいて前記ハウジングの嵌合部の内周面と前記軸受の外輪の外周面とにおける摩耗の有無を判定する摩耗判定部と、を備えることを特徴とする。
A rotating shaft that is rotatably supported by a housing via a bearing, a stator that is fixed to the housing, and a rotor that applies rotational torque to the rotating shaft by electromagnetic interaction with the stator. In the motor diagnosis apparatus for a motor to be operated, at least one of a displacement sensor for measuring a radial displacement amount of the rotating shaft of the motor and a magnetic flux sensor for measuring a leakage flux of the motor, the rotating shaft of the motor An input unit that inputs a continuous waveform signal reflecting both the actual rotation of the bearing and the rotation of the outer ring of the bearing, and a low frequency component having a frequency lower than the actual rotation of the motor is extracted from the waveform signal. And a wear determination unit that determines presence or absence of wear on the inner peripheral surface of the fitting portion of the housing and the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing based on the low frequency component Characterized in that it comprises a.
Furthermore, a rotating shaft that is rotatably supported on the housing via a bearing, a stator that is fixed to the housing, and a rotor that applies a rotational torque to the rotating shaft by electromagnetic interaction with the stator. In the motor diagnostic device for a motor constituted by, an ultrasonic sensor for detecting an echo of an ultrasonic wave transmitted to a region including the fitting portion of the housing, and an eddy current generated in the region including the fitting portion are detected. An input unit that inputs a discrete waveform signal reflecting the rotation of the outer ring of the bearing that is linked to the movement of the rotation shaft of the motor from at least one of the eddy current sensors that performs, and the motor from the waveform signal An extraction unit that extracts a low frequency component observed at a time interval corresponding to a frequency lower than the actual rotation of the actual rotation, and a fitting portion of the housing based on the low frequency component A circumferential surface and the wear judgment unit for determining the presence or absence of wear on the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing, characterized in that it comprises a.

本発明により、モータの運転中に軸受外輪の嵌合部の摩耗の進行を検知できるようにして、焼きつき等の不具合の発生を未然に防止するモータ診断技術が提供される。   According to the present invention, there is provided a motor diagnosis technique capable of detecting the progress of wear of the fitting portion of the bearing outer ring during operation of the motor and preventing the occurrence of problems such as seizure.

本発明に係るモータ診断装置の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows embodiment of the motor diagnostic apparatus which concerns on this invention. 摩耗した嵌合部における軸受の回転移動の説明図。Explanatory drawing of the rotational movement of the bearing in the wear | fitted fitting part. (A)はセンサが時系列に観測した波形信号から抽出された低周波成分を示すグラフ、(B)は波形信号の周波数スペクトルを示すグラフ。(A) is a graph which shows the low frequency component extracted from the waveform signal which the sensor observed in time series, (B) is a graph which shows the frequency spectrum of a waveform signal. (A)は超音波センサによる波形信号の観測例を示す図、(B)は軸受の外輪内周面からのエコー波が観測されるタイミングを示すグラフ。(A) is a figure which shows the example of an observation of the waveform signal by an ultrasonic sensor, (B) is a graph which shows the timing when the echo wave from the outer ring inner peripheral surface of a bearing is observed. モータの回転バランスを不均衡にさせる負荷部の装着例を示す構成図。The block diagram which shows the example of mounting | wearing of the load part which makes the rotation balance of a motor imbalance.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、モータ診断装置10は、センサ40からモータ20の回転軸24の動きを反映した波形信号41を入力する入力部11と、この波形信号41からモータの実回転よりも周波数の低い低周波成分を抽出する抽出部14と、この低周波成分に基づいてモータ20の軸受30の嵌合部22における摩耗の有無を判定する摩耗判定部15と、を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the motor diagnostic apparatus 10 includes an input unit 11 that inputs a waveform signal 41 that reflects the movement of the rotating shaft 24 of the motor 20 from the sensor 40, and a frequency that is higher than the actual rotation of the motor from the waveform signal 41. And a wear determination unit 15 that determines the presence or absence of wear in the fitting portion 22 of the bearing 30 of the motor 20 based on the low frequency component.

さらに、モータ診断装置10は、嵌合部22の寸法(軸受30の外輪32の外径E又はハウジング21側の内径D)、モータの実回転の周波数N及び低周波成分の周波数Fを入力し、嵌合部22における摩耗量Cを算定する算定部16を、さらに備えている。   Further, the motor diagnostic device 10 inputs the dimensions of the fitting portion 22 (the outer diameter E of the outer ring 32 of the bearing 30 or the inner diameter D on the housing 21 side), the actual rotation frequency N of the motor, and the frequency F of the low frequency component. The calculation unit 16 for calculating the wear amount C in the fitting unit 22 is further provided.

モータ20は、軸受30を介してハウジング21に回転自在に軸承される回転軸24と、このハウジング21に固定される固定子26と、この固定子26との電磁相互作用により回転軸24に回転トルクを付与する回転子25と、から構成されている。   The motor 20 rotates on the rotating shaft 24 by electromagnetic interaction between a rotating shaft 24 rotatably supported by the housing 21 via a bearing 30, a stator 26 fixed to the housing 21, and the stator 26. And a rotor 25 for applying torque.

軸受(ころがり軸受)30は、回転軸24に内周面がはめ込まれた状態で一体に回転する内輪34と、ハウジング21側の嵌合部22の内周面23に外周面が接触するように設けられる外輪32と、内輪34及び外輪32に支持され両者を低摩擦で相対回転させる転動体31と、複数配列する転動体31が互いに非接触となるように保持する保持器33と、から構成されている。   The bearing (rolling bearing) 30 is configured so that the outer peripheral surface is in contact with the inner ring 34 that rotates integrally with the inner peripheral surface of the rotating shaft 24 fitted therein and the inner peripheral surface 23 of the fitting portion 22 on the housing 21 side. An outer ring 32 provided, a rolling element 31 that is supported by the inner ring 34 and the outer ring 32 and relatively rotates both with low friction, and a holder 33 that holds the plurality of arranged rolling elements 31 so as not to contact each other. Has been.

そして、ハウジング21側の嵌合部22の内周面23と外輪32の外周面との嵌合寸法は、回転軸24の外周面と内輪34の内周面との嵌合寸法よりも緩めに設定されている。
これにより、回転軸24の軸方向に熱伸縮が発生すると、軸受30は、ハウジング21に対して相対変位することにより、ストレスを逃がしている。
The fitting dimension between the inner peripheral surface 23 of the fitting portion 22 on the housing 21 side and the outer peripheral surface of the outer ring 32 is made looser than the fitting dimension between the outer peripheral surface of the rotating shaft 24 and the inner peripheral surface of the inner ring 34. Is set.
Thereby, when thermal expansion and contraction occurs in the axial direction of the rotating shaft 24, the bearing 30 is displaced relative to the housing 21, thereby releasing stress.

図2は、図1のA−A断面を示し、内周面23が摩耗した嵌合部22において軸受の外輪32が回転移動する様子を示している。
回転軸24に半径方向の力が加わった状態で外輪32は、ハウジング21の片側に偏って接触し反対側に隙間を形成する。
モータ駆動により回転軸24に付与する遠心力により、外輪32が嵌合部22の内周面23を回転する。
このような外輪32の回転運動が繰り返された場合は、嵌合部22の内周面23の摩耗が進行し、隙間が広がっていく。隙間が形成された場合、さらに外輪32が移動しやすくなり、加速的に摩耗が進行し、隙間が広がっていくこととなる。
このように隙間が広がっていくと、図1に示される回転子25と固定子26の間隔が狭まり、両者が接触し焼きつきにいたる場合がある。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 and illustrates a state in which the outer ring 32 of the bearing rotates and moves in the fitting portion 22 where the inner peripheral surface 23 is worn.
In a state in which a radial force is applied to the rotating shaft 24, the outer ring 32 is biased to contact one side of the housing 21 and forms a gap on the opposite side.
The outer ring 32 rotates the inner peripheral surface 23 of the fitting portion 22 by centrifugal force applied to the rotating shaft 24 by driving the motor.
When such a rotational movement of the outer ring 32 is repeated, wear of the inner peripheral surface 23 of the fitting portion 22 proceeds, and the gap widens. When the gap is formed, the outer ring 32 becomes easier to move, wear progresses at an accelerated rate, and the gap widens.
When the gap increases in this way, the distance between the rotor 25 and the stator 26 shown in FIG. 1 is narrowed, and both may come into contact with each other and burn.

図1においてセンサ40は、モータ20の回転軸24の半径方向の変位量を計測する変位センサ40aと、モータ20の漏れ磁束を計測する磁束センサ40bとが例示されている。なお、実際の診断は、変位センサ40a及び磁束センサ40bのいずれか一方が設置されていればよい。
またセンサ40は、これらに限定されるものではなく、モータ20の回転軸24の動きを反映した物理量を検出するものであれば適宜採用される。
In FIG. 1, the sensor 40 is exemplified by a displacement sensor 40 a that measures the amount of displacement in the radial direction of the rotating shaft 24 of the motor 20 and a magnetic flux sensor 40 b that measures the leakage flux of the motor 20. In the actual diagnosis, any one of the displacement sensor 40a and the magnetic flux sensor 40b may be installed.
Further, the sensor 40 is not limited to these, and may be appropriately employed as long as it detects a physical quantity reflecting the movement of the rotating shaft 24 of the motor 20.

変位センサ40aは、例えば、回転軸24の外周面に照射したレーザ光の反射光を検出し、その光路長の変化から回転軸24の半径方向の変位量を計測するものが挙げられる。
変位センサ40aは、非接触式のものが好適であるが、接触式のものであってもよい。
磁束センサ40bは、固定子26と回転子25との電磁相互作用により発生した磁束のうち、ハウジング21の外部に漏出した磁束の密度変化を検出するものである。
このような磁束の密度変化量は、固定子26と回転子25との相対的な位置変化に依存するために、回転軸24の動きを反映している。
The displacement sensor 40a includes, for example, a sensor that detects the reflected light of the laser beam irradiated on the outer peripheral surface of the rotating shaft 24 and measures the amount of displacement of the rotating shaft 24 in the radial direction from the change in the optical path length.
The displacement sensor 40a is preferably a non-contact type, but may be a contact type.
The magnetic flux sensor 40 b detects a change in density of the magnetic flux leaked to the outside of the housing 21 among the magnetic flux generated by the electromagnetic interaction between the stator 26 and the rotor 25.
Such a change in the density of the magnetic flux depends on the relative position change between the stator 26 and the rotor 25, and thus reflects the movement of the rotating shaft 24.

入力部11は、センサ40から出力されるアナログ状の波形信号41を、A/D変換部12に入力して、デジタル変換するものである。そして、このようにデジタル変換された波形信号41は、記録部13に記録される。
なお、A/D変換部12及び記録部13は、モータ診断装置10の内部に配置されている必要はなく、センサ40と一体化されていてもよい。
The input unit 11 inputs an analog waveform signal 41 output from the sensor 40 to the A / D conversion unit 12 and performs digital conversion. The digitally converted waveform signal 41 is recorded in the recording unit 13.
Note that the A / D conversion unit 12 and the recording unit 13 do not need to be disposed inside the motor diagnostic device 10 and may be integrated with the sensor 40.

図3(A)のグラフは、例えばローパスフィルタ等で構成される抽出部14により、波形信号41から抽出され嵌合部22の摩耗に依存した低周波成分を示している。図3(B)のグラフは、波形信号41の周波数スペクトルを示している。
このように、記録部13に時系列に記録された波形信号41には、モータ20の実回転の周波数Nを主成分として嵌合部22の摩耗量に依存する低周波成分が含まれている。
抽出部14は、このように波形信号41からモータ20の実回転よりも周波数の低い低周波成分を抽出することができれば特に限定はなく、波形信号41をフーリエ変換した結果から低周波成分を抽出してもよい。
The graph of FIG. 3A shows a low-frequency component that is extracted from the waveform signal 41 by the extraction unit 14 configured by, for example, a low-pass filter or the like and depends on the wear of the fitting unit 22. The graph in FIG. 3B shows the frequency spectrum of the waveform signal 41.
Thus, the waveform signal 41 recorded in time series in the recording unit 13 includes a low-frequency component that depends on the wear amount of the fitting unit 22 with the frequency N of the actual rotation of the motor 20 as a main component. .
The extraction unit 14 is not particularly limited as long as it can extract a low-frequency component having a frequency lower than the actual rotation of the motor 20 from the waveform signal 41, and extracts the low-frequency component from the result of Fourier transforming the waveform signal 41. May be.

摩耗判定部15は、この低周波成分のスペクトルが観測されたか否かに基づいてモータ20の軸受30の嵌合部22における摩耗の有無を判定する。そして、異常判定がなされた場合には、表示部17において、その旨の警報を表示する。この警報表示により、モータの運転可否の判断または分解点検の要否を判断することができる。   The wear determination unit 15 determines whether or not there is wear in the fitting unit 22 of the bearing 30 of the motor 20 based on whether or not the spectrum of the low frequency component is observed. And when abnormality determination is made, the display part 17 displays the alarm to that effect. From this alarm display, it is possible to determine whether or not the motor can be operated or whether or not an overhaul is required.

ここで、嵌合部22のハウジング21側の内径Dとし、外輪32の外径Eとした場合、ハウジング21と外輪32の隙間C(C=D−E)となる。
ぞして、外輪32の1回転当りの回転軸24(内輪34)の回転数Rは、(1)式で表される。さらに、モータ20の実回転の周波数Nとすると、外輪32の回転周波数Fは、(2)式で表される。また、外輪32が1回転に要する時間Tは、(3)式で表される。そして、(1)式及び(2)式から(4)式が導かれる。
Here, when the inner diameter D of the fitting portion 22 on the housing 21 side and the outer diameter E of the outer ring 32 are set, a gap C (C = DE) between the housing 21 and the outer ring 32 is obtained.
In other words, the rotational speed R of the rotating shaft 24 (inner ring 34) per rotation of the outer ring 32 is expressed by equation (1). Furthermore, when the frequency N of the actual rotation of the motor 20 is assumed, the rotation frequency F of the outer ring 32 is expressed by equation (2). Further, the time T required for the outer ring 32 to make one rotation is expressed by equation (3). Then, equation (4) is derived from equations (1) and (2).

R=πD/πC=D/C (1)
F=N/R (2)
T=1/F (3)
C=D×F/N=E/(N/F−1) (4)
R = πD / πC = D / C (1)
F = N / R (2)
T = 1 / F (3)
C = D × F / N = E / (N / F-1) (4)

ここで、モータ20の実回転の周波数N及び外輪32の回転周波数Fは、周波数スペクトル(図3)における波形信号の主成分の周波数N及び低周波成分の周波数(1/T)にそれぞれ対応している。そして、ハウジング21と外輪32の隙間Cは、嵌合部22の摩耗量Cに相当する。
ここで、例えば、D=100mm、C=0.1mm、N=50Hzとした場合、式(1)から(3)より、F=0.05Hzとなる。
このようにモータ20の実回転の周波数Nと比較して外輪32の回転周波数Fは、非常に低いことがわかる。
Here, the actual rotation frequency N of the motor 20 and the rotation frequency F of the outer ring 32 correspond to the frequency N of the main component of the waveform signal and the frequency (1 / T) of the low frequency component in the frequency spectrum (FIG. 3), respectively. ing. A gap C between the housing 21 and the outer ring 32 corresponds to the wear amount C of the fitting portion 22.
Here, for example, when D = 100 mm, C = 0.1 mm, and N = 50 Hz, F = 0.05 Hz from Expressions (1) to (3).
Thus, it can be seen that the rotation frequency F of the outer ring 32 is very low as compared with the actual rotation frequency N of the motor 20.

算定部16は、嵌合部22の寸法(軸受30の外輪32の外径E又はハウジング21側の内径D)、及びモータの実回転の周波数N及び低周波成分の周波数F(1/T)を入力し、式(4)に基づいて嵌合部22における摩耗量Cを算定する。なお、摩耗量Cの算定式は式(4)に限定されない。
ここで、E(D)は軸受仕様、Nは運転条件から決まるため、摩耗判定部15においてF(<N)が判定されれば、摩耗量Cが算定され表示部17に表示される。このように、モータ運転を継続しながら嵌合部22の摩耗量が定量的に導かれることにより、摩耗の進行状況を推定し、交換が必要となる時期を推定することが可能となる。
The calculation unit 16 calculates the dimensions of the fitting portion 22 (the outer diameter E of the outer ring 32 of the bearing 30 or the inner diameter D of the housing 21), the frequency N of the actual rotation of the motor, and the frequency F (1 / T) of the low frequency component. And the wear amount C in the fitting portion 22 is calculated based on the equation (4). The calculation formula for the wear amount C is not limited to the formula (4).
Here, since E (D) is determined from the bearing specifications and N is determined from the operating conditions, the wear amount C is calculated and displayed on the display unit 17 when the wear determination unit 15 determines F (<N). As described above, the wear amount of the fitting portion 22 is quantitatively derived while continuing the motor operation, so that it is possible to estimate the progress of wear and estimate the time when replacement is necessary.

センサ40は、前記したような変位センサ40a及び磁束センサ40b以外にも、例えば、嵌合部22を含む領域に発信した超音波のエコーを検出する超音波センサ40c(図4)や、嵌合部22を含む領域に生じさせた渦電流を検出する渦電流センサ(図示略)を用いることができる。   In addition to the displacement sensor 40a and the magnetic flux sensor 40b as described above, the sensor 40 is, for example, an ultrasonic sensor 40c (FIG. 4) for detecting an echo of an ultrasonic wave transmitted to a region including the fitting portion 22, An eddy current sensor (not shown) that detects eddy currents generated in the region including the portion 22 can be used.

図4(A)は、超音波センサ40cによる波形信号の観測例を示す図である。
超音波センサ40cは、ハウジングの嵌合部22の外側に設置される。嵌合部22の内周面が摩耗して隙間が生じると、外輪32が回転移動し、超音波センサ40cの直下に隙間がある場合(図4(A)上側)と、その直下に隙間が無い場合(図4(A)下側)とが現れる。
FIG. 4A is a diagram illustrating an example of observation of a waveform signal by the ultrasonic sensor 40c.
The ultrasonic sensor 40c is installed outside the fitting portion 22 of the housing. When the inner peripheral surface of the fitting portion 22 is worn and a gap is generated, the outer ring 32 rotates and there is a gap immediately below the ultrasonic sensor 40c (upper side in FIG. 4A), and there is a gap immediately below the gap. If it does not exist (lower side in FIG. 4A) appears.

図4(A)上側のように超音波センサ40cの直下に隙間がある場合は、波形信号41cは、ハウジングの嵌合部22の内周面からのエコー波43のみが観測される。
一方、図4(A)下側のように超音波センサ40cの直下に隙間が無い場合は、この嵌合部22の内周面からのエコー波43に加え、外輪32の内周面からのエコー波44も観測される。
When there is a gap immediately below the ultrasonic sensor 40c as shown in the upper side of FIG. 4A, only the echo wave 43 from the inner peripheral surface of the fitting portion 22 of the housing is observed as the waveform signal 41c.
On the other hand, when there is no gap immediately below the ultrasonic sensor 40c as in the lower side of FIG. 4A, in addition to the echo wave 43 from the inner peripheral surface of the fitting portion 22, An echo wave 44 is also observed.

図4(B)は、軸受の外輪32の内周面からのエコー波44が観測されるタイミングを示している。このエコー波44が観測される間隔Tは、外輪32が嵌合部22の内周面を1回転するのに要する時間Tに該当する。
これにより、上式(3)(4)に基づいて嵌合部22の摩耗量Cを求めることができる。
FIG. 4B shows the timing at which an echo wave 44 from the inner peripheral surface of the outer ring 32 of the bearing is observed. The interval T at which the echo wave 44 is observed corresponds to the time T required for the outer ring 32 to make one rotation on the inner peripheral surface of the fitting portion 22.
Thereby, the wear amount C of the fitting part 22 can be calculated | required based on said Formula (3) (4).

渦電流センサ(図示略)は、超音波センサ40cと同様に、ハウジングの嵌合部22の外側に設置される。そして、外輪32が嵌合部22の内周面を回転するのに同期して、渦電流センサの直下に発生する渦電流が変動する。そして、この変動する渦電流に同期して励起される変動磁場の波形信号の周期Tを導く。
そして、上式(3)(4)に基づいて嵌合部22の摩耗量Cを求めることができる。
The eddy current sensor (not shown) is installed outside the fitting portion 22 of the housing, like the ultrasonic sensor 40c. And the eddy current which generate | occur | produces directly under an eddy current sensor fluctuates synchronizing with the outer ring | wheel 32 rotating the internal peripheral surface of the fitting part 22. FIG. Then, the period T of the waveform signal of the varying magnetic field excited in synchronization with this varying eddy current is derived.
And the wear amount C of the fitting part 22 can be calculated | required based on said Formula (3) (4).

図5は、モータの回転バランスを不均衡にさせるに負荷部27の装着例を示している。
このような負荷部27が設けられることにより、回転軸24の半径方向に遠心力をより強く働かせ、センサ40においてより高感度に外輪32の回転移動を検出できることができ、より高精度に摩耗の判定ができる。
FIG. 5 shows an example in which the load unit 27 is mounted to make the rotational balance of the motor unbalanced.
By providing such a load portion 27, the centrifugal force can be exerted more strongly in the radial direction of the rotating shaft 24, and the rotational movement of the outer ring 32 can be detected with higher sensitivity in the sensor 40, and the wear of the outer ring 32 can be detected with higher accuracy. Judgment is possible.

以上述べた少なくともひとつの実施形態のモータ診断装置によれば、モータを分解することなく軸受外輪の嵌合部の摩耗を検知し、さらに摩耗量を定量的に把握することができる。このため、モータの不具合を未然に防止するとともに、分解点検時期を予測してメンテナンス作業の効率化が図られる。   According to the motor diagnostic device of at least one embodiment described above, it is possible to detect the wear of the fitting portion of the bearing outer ring without disassembling the motor and to quantitatively grasp the amount of wear. For this reason, it is possible to prevent malfunctions of the motor and to make the maintenance work more efficient by predicting the overhaul time.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

また、モータ診断装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、モータ診断プログラムにより動作させることが可能である。
この場合、汎用的なコンピュータにセンサ40からの波形信号を入力する構成とし、モータ診断プログラムによって動作するプロセッサによって上述した磨耗判定、ならびに磨耗量算定を行う。
The components of the motor diagnostic device can also be realized by a computer processor and can be operated by a motor diagnostic program.
In this case, a waveform signal from the sensor 40 is input to a general-purpose computer, and the above-described wear determination and wear amount calculation are performed by a processor operated by a motor diagnosis program.

10…モータ診断装置、11…入力部、12…A/D変換部、13…波形信号記録部(記録部)、14…低周波成分抽出部(抽出部)、15…摩耗判定部(判定部)、16…摩耗量算定部(算定部)、17…表示部、20…モータ、21…ハウジング、22…嵌合部、23…内周面、24…回転軸、25…回転子、26…固定子、27…負荷部、30…軸受、31…転動体、32…外輪、33…保持器、34…内輪、40…センサ、40a…変位センサ(センサ)、40b…磁束センサ(センサ)、40c…超音波センサ(センサ)、41…波形信号、41c…波形信号、43…嵌合部の内周面からのエコー波、44…軸受の外輪の内周面からのエコー波、E…外輪の外径、N…モータの実回転周波数、F…外輪の回転周波数(低周波成分の周波数)、C…ハウジングと外輪の隙間(摩耗量)、D…嵌合部のハウジング側の内径。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor diagnostic apparatus, 11 ... Input part, 12 ... A / D conversion part, 13 ... Waveform signal recording part (recording part), 14 ... Low frequency component extraction part (extraction part), 15 ... Wear determination part (determination part) ), 16 ... Wear amount calculating section (calculating section), 17 ... Display section, 20 ... Motor, 21 ... Housing, 22 ... Fitting section, 23 ... Inner peripheral surface, 24 ... Rotating shaft, 25 ... Rotor, 26 ... Stator, 27 ... load section, 30 ... bearing, 31 ... rolling element, 32 ... outer ring, 33 ... retainer, 34 ... inner ring, 40 ... sensor, 40a ... displacement sensor (sensor), 40b ... magnetic flux sensor (sensor), 40c ... Ultrasonic sensor (sensor), 41 ... Waveform signal, 41c ... Waveform signal, 43 ... Echo wave from inner peripheral surface of fitting part, 44 ... Echo wave from inner peripheral surface of outer ring of bearing, E ... Outer ring , N ... actual rotation frequency of motor, F ... rotation frequency of outer ring (low frequency component of Wave number), C ... housing and the outer ring gap (wear amount), D ... housing side of the inner diameter of the fitting portion.

Claims (6)

軸受を介してハウジングに回転自在に軸承される回転軸と、前記ハウジングに固定される固定子と、前記固定子との電磁相互作用により前記回転軸に回転トルクを付与する回転子と、から構成されるモータのモータ診断装置において、
前記モータの回転軸の半径方向の変位量を計測する変位センサ及び前記モータの漏れ磁束を計測する磁束センサのうち少なくとも一方のセンサから、前記モータの前記回転軸の実回転及びこれに連動する前記軸受の外輪の回転の両方を反映した連続的な波形信号を入力する入力部と、
前記波形信号から前記モータの実回転よりも周波数の低い低周波成分を抽出する抽出部と、
前記低周波成分に基づいて前記ハウジングの嵌合部の内周面と前記軸受の外輪の外周面とにおける摩耗の有無を判定する摩耗判定部と、を備えることを特徴とするモータ診断装置。
A rotating shaft that is rotatably supported by a housing via a bearing, a stator that is fixed to the housing, and a rotor that applies rotational torque to the rotating shaft by electromagnetic interaction with the stator. In the motor diagnostic device for the motor to be used,
From at least one of a displacement sensor that measures the amount of displacement in the radial direction of the rotating shaft of the motor and a magnetic flux sensor that measures the leakage magnetic flux of the motor, the actual rotation of the rotating shaft of the motor and the interlocking with the actual rotation An input unit for inputting a continuous waveform signal reflecting both rotation of the outer ring of the bearing ;
An extraction unit for extracting a low frequency component having a frequency lower than the actual rotation of the motor from the waveform signal;
A motor diagnostic apparatus comprising: a wear determination unit that determines presence or absence of wear on an inner peripheral surface of the fitting portion of the housing and an outer peripheral surface of the outer ring of the bearing based on the low frequency component.
軸受を介してハウジングに回転自在に軸承される回転軸と、前記ハウジングに固定される固定子と、前記固定子との電磁相互作用により前記回転軸に回転トルクを付与する回転子と、から構成されるモータのモータ診断装置において、
前記ハウジングの嵌合部を含む領域に発信した超音波のエコーを検出する超音波センサ及び前記嵌合部を含む領域に生じさせた渦電流を検出する渦電流センサのうち少なくとも一方のセンサから、前記モータの前記回転軸の動きに連動する前記軸受の外輪の回転を反映した離散的な波形信号を入力する入力部と、
前記波形信号から前記モータの実回転よりも周波数の低い周波数に対応する時間間隔で観測される低周波成分を抽出する抽出部と、
前記低周波成分に基づいて前記ハウジングの嵌合部の内周面と前記軸受の外輪の外周面とにおける摩耗の有無を判定する摩耗判定部と、を備えることを特徴とするモータ診断装置。
A rotating shaft that is rotatably supported by a housing via a bearing, a stator that is fixed to the housing, and a rotor that applies rotational torque to the rotating shaft by electromagnetic interaction with the stator. In the motor diagnostic device for the motor to be used,
From at least one of an ultrasonic sensor that detects an echo of an ultrasonic wave transmitted to a region including the fitting portion of the housing and an eddy current sensor that detects an eddy current generated in the region including the fitting portion , An input unit for inputting a discrete waveform signal reflecting the rotation of the outer ring of the bearing interlocked with the movement of the rotating shaft of the motor;
An extraction unit for extracting a low frequency component observed at a time interval corresponding to a frequency lower than the actual rotation of the motor from the waveform signal;
A motor diagnostic apparatus comprising: a wear determination unit that determines presence or absence of wear on an inner peripheral surface of the fitting portion of the housing and an outer peripheral surface of the outer ring of the bearing based on the low frequency component.
前記嵌合部の寸法、前記実回転の周波数及び前記低周波成分の周波数を入力し、前記嵌合部における摩耗量を算定する算定部を、さらに備える請求項1又は請求項2に記載のモータ診断装置。 3. The motor according to claim 1, further comprising a calculation unit that inputs a dimension of the fitting part, a frequency of the actual rotation, and a frequency of the low frequency component and calculates a wear amount in the fitting part. Diagnostic device. 前記モータの回転軸には、その回転バランスを不均衡にさせる負荷部が設けられる請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ診断装置。   The motor diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a load portion that makes the rotation balance of the rotation shaft of the motor unbalanced is provided. 軸受を介してハウジングに回転自在に軸承される回転軸と、前記ハウジングに固定される固定子と、前記固定子との電磁相互作用により前記回転軸に回転トルクを付与する回転子と、から構成されるモータのモータ診断方法において、
前記モータの回転軸の半径方向の変位量を計測する変位センサ及び前記モータの漏れ磁束を計測する磁束センサのうち少なくとも一方のセンサから、前記モータの前記回転軸の実回転及びこれに連動する前記軸受の外輪の回転の両方を反映した連続的な波形信号を入力するステップと、
前記波形信号から前記モータの実回転よりも周波数の低い低周波成分を抽出するステップと、
前記低周波成分に基づいて前記ハウジングの嵌合部の内周面と前記軸受の外輪の外周面とにおける摩耗の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とするモータ診断方法。
A rotating shaft that is rotatably supported by a housing via a bearing, a stator that is fixed to the housing, and a rotor that applies rotational torque to the rotating shaft by electromagnetic interaction with the stator. In the motor diagnosis method for the motor to be used,
The interlocking at least one sensor of the displacement sensor and the magnetic flux sensor for measuring the leakage flux of the motor for measuring the radial displacement of the rotating shaft of the motor, the actual rotation and to the rotation shaft of the motor Inputting a continuous waveform signal reflecting both rotation of the outer ring of the bearing ;
Extracting a low frequency component having a frequency lower than the actual rotation of the motor from the waveform signal;
Determining whether there is wear on the inner peripheral surface of the fitting portion of the housing and the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing based on the low-frequency component.
軸受を介してハウジングに回転自在に軸承される回転軸と、前記ハウジングに固定される固定子と、前記固定子との電磁相互作用により前記回転軸に回転トルクを付与する回転子と、から構成されるモータのモータ診断方法において、
前記ハウジングの嵌合部を含む領域に発信した超音波のエコーを検出する超音波センサ及び前記嵌合部を含む領域に生じさせた渦電流を検出する渦電流センサのうち少なくとも一方のセンサから、前記モータの前記回転軸の動きに連動する前記軸受の外輪の回転を反映した離散的な波形信号を入力するステップと、
前記波形信号から前記モータの実回転よりも周波数の低い周波数に対応する時間間隔で観測される低周波成分を抽出するステップと、
前記低周波成分に基づいて前記ハウジングの嵌合部の内周面と前記軸受の外輪の外周面とにおける摩耗の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とするモータ診断方法。
A rotating shaft that is rotatably supported by a housing via a bearing, a stator that is fixed to the housing, and a rotor that applies rotational torque to the rotating shaft by electromagnetic interaction with the stator. In the motor diagnosis method for the motor to be used,
From at least one of an ultrasonic sensor that detects an echo of an ultrasonic wave transmitted to a region including the fitting portion of the housing and an eddy current sensor that detects an eddy current generated in the region including the fitting portion , Inputting a discrete waveform signal reflecting the rotation of the outer ring of the bearing in conjunction with the movement of the rotating shaft of the motor;
Extracting a low frequency component observed at a time interval corresponding to a frequency lower than the actual rotation of the motor from the waveform signal;
Determining whether there is wear on the inner peripheral surface of the fitting portion of the housing and the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing based on the low-frequency component.
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