JPH0370449A - キャンドモータの運転監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、キャンドモータの運転監視装置に係わり、半
径方向空隙型キャンドモータの固定子鉄心に２個の検出
コイルを設けて、この両検出コイルに誘起される電圧の
うち、基本波電圧を互いに打消し高調波電圧の瞬時値の
差を検出して異常運転を監視する運転監視装置において
、キャンドモータの軸受摩耗に対する検出感度の指向性
を改善したものに関する。

（従来の技術） キャンドモータは、主としてポンプ駆動用に採用されて
おり、小さな故障でも大事故を誘起する危険がある液な
どを取り扱う関係上、高い信頼性が要求され、連子状態
を外部から監視する必要がある。

この要請に応え、本出願人は、すでに特公昭５８−５４
５８０号公報に記載の「回転電機運転監視装置」を提案
している。

この回転電機運転監視装置は、回転電機の固定子鉄心に
ほぼ極ピッチまたはその整数借財して２個の検出コイル
を設け、この両検出コイルに空隙を隔ててそれぞれ対向
する回転子鉄心の回転子溝の関係位置が半径方向空隙型
回転電機においてはほぼ同じくなるように、軸方向空隙
型回転電機においては前記回転子溝の溝ピッチでほぼ０
．５異なるようにこの回転子溝の数を定め、前記両検出
コイルに誘起される電源周波数に同期した基本波電圧と
回転子溝数によって決定される周波数をもつ高調波電圧
に関して、前記基本波電圧が互いに打消されかつ半径方
向空隙型回転電機においては前記高調波電圧の瞬時値の
差が、軸方向空隙型回転電機においては前記高調波電圧
の瞬時値の和が検出されるように前記両検出コイルを直
列に接続して検出部を構成してなるものである。

次にこの検出原理を２極の半径方向空隙型誘導電動機に
ついて第８図乃至第１５図に基づき説明する。

第８図に示すように２個の検出ゴイルＩａ、　　Ｉｂを
２極の半径方向空隙型誘導電動機の固定子鉄心２に極ピ
ッチ離して、すなわち空間角で１８０度離０て固定子鉄
心２の歯部３の１個所を囲んで巻回して埋設するととも
に、この雨検出コイルｌａ。

１ｂとこれに磁気空隙４を隔ててそれぞれ対向する回転
子鉄心５の回転子溝６との関係位置が同じくなるように
この回転子溝６の数を偶数に選定し、第９図に示すよう
に前記両検出コイル１！、　　Ｉｂをそれぞれに誘起さ
れる基本波電圧が互いに打消されるように直列に接続し
て検出部７を構成し、その出力端に電圧計などの指示器
８を接続する。

この構成において、電源の投入によって回転子９が回転
すると、両検出コイル１３　ｌｂにはそれぞれ磁束が鎖
交して電源周波数に同期した基本波電圧に回転子溝６の
数によって決定される周波数をもつ高調波電圧が重畳し
た電圧が誘起されるが、正常運転時には第１０図と第１
１図に示すように両検出コイル１．ｓ、ｌｂに誘起され
る基本波電圧および高調波電圧がほぼ同相同値であるた
め検出部７の出力端に現われる検出電圧は第１２図に示
すようにほぼ零であり、異常運転時、例えば軸受摩耗に
よる振れ回わり回転時には第１３図と第１４図に示すよ
うに両検出コイル１！、　Ｉｂに誘起される基本波電圧
は正常運転時と殆んど変わらないが、各瞬時における高
調波電圧は対応する磁気空隙４が小さくなる方の波高値
が増えて対応する磁気空隙４が大きくなる方の波高値が
減るため、検出部７の出力端には第１５図に示すように
前記波高値の異なる円高調波電圧の瞬時値の差が検出電
圧として現われる。

このように、正常運転時にはほぼ零であった検出部７の
検出電圧が異常運転時に増加方向に変化するので、この
変化を電圧変化量として電圧計などの指示器８支持させ
ることにより、キャンドモータにおいては軸受摩耗など
による回転子の偏心回転、芯ぶれ運転、欠相運転、短絡
運転およびキャンの変形接触などの異常運転を検出する
ことができる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、半径方向空隙型キャンドモータにおいては、
軸受摩耗によって回転子が振れ回わり回転する場合は問
題がないが、軸受摩耗によって回転子が一定方向に偏っ
た状態で回転する場合、すなわち偏心回転する場合は、
前記第８図に示すように両検出コイルを図の上下方向に
巻装すると、軸受摩耗に対する検出感度は、軸受摩耗が
上下方向に生じて回転子が上下方向に偏心回転する場合
が最大で、上下方向から免れるに連れて低下し、左右方
向では大幅に低下して最小となり、すなわち検出感度に
強い指向性を有する欠点がある。

これに対処するため、上下方向に巻装した２個の検出コ
イルにて構成した検出部に加えて左右方向に巻装した２
個の検出コイルにて構成した検出部を設けてそれぞれに
別個の指示器を接続することが考えられるが、２個の指
示器が必要でその分割高となることは勿論、大半が防爆
構造を要求されるキャンドモータにもう１個の指示器を
追加するための構造変更が相当コスト高につく問題があ
る。

そこで、この軸受摩耗に対する検出感度の指向性の問題
を解決する別の手段として、特公昭６０−５２６５４号
公報に、第１６図に示すように、極対数が３倍数でない
交流回転電機の鉄心２に、空間角でほぼ１２０°隔てて
検出コイル１Ｍ、ｌｂ。

Ｉｃを巻装し、それら３個の検出コイルｌｘ、　　ｌｂ
、　　ｔｃを直列に接続して合成電圧をうるようにした
ことを特徴とする交流回転電機の軸受摩耗の検出装置、
および図示しないが、極対数が３倍数でかつ１２倍数で
ない交流回転電機の鉄心に、空間角でほぼ９０°隔てて
検出コイルを巻装し、それら４個の検出コイルを直列に
接続して合成電圧をうるようにした交流回転電機の軸受
摩耗の検出装置が提案されている。

しかし、３個の検出コイルを設けた前者の発明によれば
、同公報に記載の軸受摩耗量（偏心量）と検出電圧との
関係を示す図面を転記した第１７図と、前記特公昭５８
−５４５８０号公報に記載の２個の検出コイルによるラ
ジアル軸受摩耗量と検出電圧との関係および負荷電流と
検出電圧との関係を示す図面をそれぞれ転記した第１８
図および第１９図との対比から明らかなように、軸受摩
耗量（偏心量）の変化に対する検出電圧の変化率が２個
の検出コイルの場合より相当低く、すなわち検出感度が
相当悪く、およびモータ負荷が変化すると２個の検出コ
イルの場合には僅かしか変化しなかった検出電圧が大幅
に変化するので、検出電圧の増大が軸受摩耗によるもの
かモータ負荷変化によるものかの判別が困難で非実用的
であり、加えて極対数が３の倍数である６極機が主流を
占めるキャンドモータ撹拌機には殆んど適用できない。

また、４個の検出コイルを設けた後者の発明によれば、
極対数が３の倍数でかっ１２の倍数でないものに限定さ
れるので、一般に採用されている２極、４極、６極およ
び８極のキャンドモータのうち、６極機にしか適用でき
ず、生産台数の殆んどを占める２極機と４極機、特に過
半数を占める２極機に適用できない。

本発明は、前記問題点に鑑みなされたもので、軸受摩耗
に対する検出感度の指向性の問題を解消するとともに、
モータ負荷変化に殆んど左右されずに軸受摩耗が検出で
き、全ての極対数の半径方向空隙型キャンドモータに適
用できるキャンドモータの運転監視装置を提供するもの
である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明者らは、前記第８図
および第９図に示すように半径方向空隙型キャンドモー
タの固定子鉄心２に２個の検出コイルＩａ、　ｌｂを空
間角で１８０度離して設けた構成の運転監視装置におい
て、回転子９が雨検出コイルＩａ、　ｌｂを通る固定子
中心線ｌ、に対して直角方向に偏心して回転した場合に
は、雨検出コイルｂ、　ｌｂに磁気空隙４を隔ててそれ
ぞれ対向する回転子溝６の関係位置が回転子９の回転方
向に対して互いに逆方向にずれるために、雨検出コイル
１１゜Ｉｂに誘起される高調波電圧の位相が回転子９の
回転偏心量に応じて一方の検出コイルｈまたは１ｂにお
いては進み、他方の検出コイルｌｂまたはｈにおいては
遅れて高調波電圧に位相差が生じ、この位相差によって
検出電圧が発生することを突き止め、前記回転子９が雨
検出コイル１１．　ｌｂを通る固定子中心線ｌ、の方向
に偏心回転した時の高調波電圧の波高値の差によって生
じる検出電圧に対してこれに直角の方向に偏心回転した
時の高調波電圧の位相差によって生じる検出電圧が近い
値となるように、前記高調波電圧の波高値の差および位
相差の大小を決定する各部数値を適宜選定することによ
って無指向性に近い検出感度特性が得られるとの技術的
思想に到達した。

この技術的思想に基づき、本発明のキャンドモータの運
転監視装置は、半径方向空隙型キャンドモータの固定子
鉄心に空間角で１８０度離して２個の検出コイルを設け
、この雨検出コイルに磁気空隙を隔ててそれぞれ対向す
る回転子鉄心の回転子溝の関係位置が同じくなるように
この回転子溝の数を偶数に定め、前記両検出コイルに誘
起される電源周波数に同期した基本波電圧と前記回転子
溝数によって決定される周波数をもつ高調波電圧に関し
て、前記基本波電圧が互いに打消されかつ前記高調波電
圧の瞬時値の差が検出されるように前記両検出コイルを
直列に接続して検出部を構成し、前記固定子鉄心と前記
回転子鉄心との正規の磁気空隙長Ｇ１前記回転子鉄心の
外径Ｄ１前記回転子溝数Ｎ２および回転子の最大許容回
転偏心量ｇｌを、 の関係を満足するように設定したものである。

（作用） 本発明のキャンドモータの運転監視装置によれば、キャ
ンドモータを運転すると、両検出コイルには電源周波数
に同期した基本波電圧に回転子溝数によって決定される
周波数をもつ高調波電圧が重畳した電圧が誘起され、両
検出コイルを直列に接続した検出部の出力端には基本波
電圧が互いに打消されて高調波電圧の瞬時値の差が検出
電圧として現われる。

そして、回転子が正規の磁気空隙長Ｇを保って回転して
いる時は、両検出コイルに誘起される高調波電圧はほぼ
同相同値であるので検出電圧は殆んど生じず、回転子が
両検出コイルを通る固定子中心線の方向に偏心回転する
ど、検出コイルに誘起される高調波電圧はその位相を同
じにして一方の波高値が増えて他方の波高値が減るため
、回転偏心量の増加に伴ってこの波高値の差による検出
電圧が増大し、回転子が両検出コイルを通る固定子中心
線に直角の方向に偏心回転すると、両検出コイルに誘起
される高調波電圧はその波高値を同じにして一方の位相
が進み他方の位相が遅れるため、回転偏心量の増加に伴
ってこの位相差による検出電圧が増大し、回転子がそれ
以外の方向に偏心回転すると、両検出コイルに誘起され
る高調波電圧は一方の波高値が増えて他方の波高値が減
り、および一方の位相が進んで他方の位相が遅れるので
、回転偏心量の増加に伴って波高値の差と位相差とによ
る検出電圧が増大するが、正規の磁気空隙長６１回転子
鉄心の外径０１回転子溝数Ｎ２および回転子の最大許容
回転偏心量ｇｌをの関係を満足するように設定したので
、回転子が最大許容回転偏心量ｇ、で偏心回転した場合
の検出電圧は、偏心方向が両検出コイルを通る固定子中
心線の方向またはこれに直角の方向とのいずれか一方を
となる時に最大値を示し、他方となる時に最大値の３／
４以上である最小値を示すこととなり、従って偏心方向
による差異はあまり生じず、軸受摩耗に対して無指向性
に近い検出感度特性が得られる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図乃至第３図は、本発明をキャンドモータポンプに
適用した実施例を示し、１１はポンプ１２と半径方向空
隙型キャンドモータＩ３を液密に一体に結合してなるキ
ャンドモータポンプで、固定子鉄心１４の固定子溝１５
に固定子巻線１６を巻回してなる固定子１７を固定子枠
１８に挿着し、固定子１７の内周面に薄肉円筒状の固定
子キャン１９を密着挿入してその両端縁を固定子枠１８
に液密に溶着し、回転子鉄心２０の回転子溝２１に回転
子導体２２を装着してなる回転子２３に回転軸２４を挿
着し、回転子２３の外周面に薄肉円筒状の回転子キャン
２５を被着し、固定子１７に回転子２３を固定子キャン
１９と回転子キャン２５とのキャン隙間２６を介して対
向配設し、回転軸２４を軸受箱２７１　、２７ｂに装着
したすべり軸受２８１　、２８ｂにてスリーブ２９１．
２９ｂおよびスラストカラ３０１　、３０ｂを介して軸
支して前記キャンドモータ１３を構成する。

また、固定子鉄心１４に２個の検出コイル３１ａ　。

３１ｂを空間角で１８０度離０て設け、本実施例におい
てはそれぞれ鉄心歯部３２の１個所を囲んで巻回して固
定子溝１５に埋設し、この両検出コイル３１ａ　、　３
１ｂに固定子キャン１９と回転子キャン２５との肉厚お
よびキャン隙間２６長とからなる間隔、すなわち固定子
鉄心１４と回転子鉄心２０との磁気空隙３３を隔ててそ
れぞれ対向する回転子溝２Ｉとの関係位置が同じくなる
ようにこの回転子溝２１の数を偶数に定め、前記両検出
コイル３１１　、３１ｂに誘起される電源周波数に周期
した基本波電圧と回転子溝２１の数によって決定される
周波数をもつ高調波電圧に関して、基本波電圧が互いに
打消されかつ高調波電圧の瞬時値の差が検出されるよう
に両検出コイル３１１．３１ｂを直列に接続して検出部
３４を構成し、この検出部３４の出力端３５．３５に指
示器３６を接続する。

そして、回転子２３が固定子１７の中心軸Ｏ８に対して
偏心せずに同心で回転する時の固定子鉄心１４と回転子
鉄心２０との正規の磁気空隙長６１回転子鉄心２０の外
径０１回転子溝数Ｎ２および回転子２３が固定子１７の
中心軸Ｏｓに対して偏心して回転する際の最大許容回転
偏心量ｇ、を、 ・・・・・・（１） の関係を満足するように設定する。

なお、一般にキャンドモータポンプ１１においては、ポ
ンプ効率を向上させるためにポンプ１２のインペラ３７
とケーシング３８との回転隙間３９ａ。

３９ｂをキャン隙間２６よりも狭く設定するので、すべ
り軸受２８１．２８ｂが摩耗してインペラ３７がケーシ
ング３８に接触し始める時の回転子２３の回転偏心量を
最大許容回転偏心量ｇ、としてもよいが、殆んどの場合
、インペラ３７がケーシング３８に接触して回転しても
実用上支障はなく、あるいはポンプ効率をさらに向上さ
せるために意図的にインペラ３７を接触回転させること
もあるので、本実施例においては、すべり軸受２８ｚ　
、　２８ｂが摩耗して回転子２３が偏心回転し、回転子
キャン２５が固定子キャン１９に接触し始める時の回転
子２３の回転偏心量を最大許容回転偏心量ｇｍとする。

次に、この実施例の作用について説明する。

電源を投入してキャンドモータポンプ１１を運転すると
、両検出コイル３１！、　３１ｂにそれぞれ磁束が鎖交
して電圧が誘起される。

この誘起電圧は電源周波数に同期した基本波電圧に回転
子溝数Ｎ２によって決定される周波数をもつ高調波電圧
、詳しくは、 ど両検出コイル３１ｓ　、　３１ｂに誘起される高調波
電圧に差異が生じるので、この高調波電圧の差が検出部
３４の出力端３５．３５間に検出電圧として現われる。

すなわち、回転子２３が固定子１７の中心軸Ｏ３に同心
で回転している時には、上方の検出コイル３１１に誘起
される高調波電圧Ｖ□と下方の検出コイル３１ｂに誘起
される高調波電圧ＶＩＩｂは、理論的には、 Ｖｍ＊＝Ａｏ　　ｓｉｎ　ω（ Ｖｓｂ＝ＢＯｓｉｎ　ωｌ　＝Ａ、　ｓｉｎ　（１３＋
で表わされる周波数をもつ高周波電圧が重畳した電圧で
ある。

そして、両検出コイル３１ｓ　、　３１ｂに誘起される
電圧のうち、基本波電圧については回転子２３が偏心回
転してもほぼ同相同値となるので互いに打消されるが、
高調波電圧については回転子２３の回転偏心量と偏心方
向に応じて一方の波高値が増えて他方が減り一方の位相
が進んで他方が遅れるなと、同相同値となるので検出電
圧Ｖ、は■、＝ｖ□−ｖｌｌｂ＝０ と生じないが、すべり軸受２８１　、２８ｂが摩耗して
回転子２３が両検出コイル３１ｇ　、　３１ｂを通る固
定子中心線ｌ、の方向に、例えば第４図に示すように下
方へ偏心して回転すれば、円高調波電圧Ｖ□。

Ｖ　ａｈは、 Ｖ□＝Ａ、　ｓｉｎ　ωｔ Ｖ＋＋ｂ＝Ｂ、　ｓｉｎ　ωＩ Ａ＋　＜Ａｏ　、Ｂ＋　＞Ｂｏ　＝Ａ。

と、その位相は変化しないが、上方の検出コイル３１ｍ
に誘起される高調波電圧Ｖ□の波高値が減り、下方の検
出コイル３１ｂに誘起される高調波電圧ｖ、ｂの波高値
が増えるので、この波高値の差によって Ｖ、、＝　　（Ａ、−Ｂ、）ｓｉｎ　　ω１と検出電圧
Ｖ、が生じる。

ところで、前記キャンドモータ１３においては、固定子
キャン１９と回転子キャン２５を設けることから、およ
びすべり軸受２８＊　、　２８ｂの半径方向摩耗を考慮
して固定子キャン１９と回転子キャン２５とのキャン隙
間２６を大きく設定することから、固定子鉄心１４と回
転子鉄心２０との正規の磁気空隙長Ｇが小型機では汎用
モータの３倍強程度、大型機でも２倍強程度となってお
り、ならびに固定子キャンＩ９と回転子キャン２５との
キャン隙間２６、すなわち回転子２３の最大許容回転偏
心量ｇ、が正規の磁気空隙長Ｇの半分程度となっている
ので、後述するように両検出コイル３１＞　、　３１ｂ
に誘起される高調波電圧ｖ、、ＶＩＩｂの波高値が固定
子鉄心１４と回転子鉄心２０との磁気空隙３３の寸法変
化にほぼ反比例することとなる。

従って、第４図に示すように、回転子２３が回転偏心量
ｇで下方へ偏心回転すると、上方の検出コイル３１ｉに
対応する磁気空隙長がＧ＋ｇ、下方の検出コイル３１ｂ
に対応する磁気空隙長がＧ−ｇとなるので、円高調波電
圧Ｖ　Ｂ　ｓ　＋　Ｖ　Ｉｌ　ｂは、となり、検出電圧
ｖ、Ｉｄは、 となる。

次に、回転子２３が回転偏心量ｇで両検出コイル３１ｓ
　、　３１ｂを通る固定子中心線ｌ、に直角の方向、例
えば第５図に示すように左方へ偏心して回転すると、右
真横の磁気空隙長がＧ＋ｇ、左真横の磁気空隙長がＧ−
ｇとなるが、両検出コイル３１＊　、　３１ｂに対応す
る磁気空隙長はＧから殆んど変化しないので両高調波電
圧Ｖ□、Ｖ、Ｉｈの波高値はほぼ等しく、一方、両高調
波電圧Ｖ□、Ｖ、ｂの位相については、回転子２３が図
示矢印の反時計回転方向に回転する場合、各回転子溝２
１は上方の検出コイル３１１側では両検出コイル３１！
　、　３１ｂを通る固定子中心線ｌ、を通過した後にこ
の固定子中心線ｌ、に平行な回転子中心線１．を通過し
、下方の検出コイル３１ｂ側ではこの回転子中心線ｌｌ
ｌを通過した後に前記固定子中心線ｌ、を通過するので
、回転子２３が前記第２図に示すように固定子中心軸０
３に同心で回転する時や前記第４図に示すように下方へ
偏心して回転する時に比べて、上方の検出コイル３１１
に誘起される高調波電圧Ｖｈの位相が進み、下方の検出
コイル３１ｂに誘起される高調波電圧ｖｌｌｂの位相が
遅れ、この両高調波電圧Ｖ□、ＶＩＩｂの位相差によっ
て検出電圧ｖ、ｄが生じる。

すなわち、この場合、両検出コイル３１ａ。

３１ｂを通る固定子中心線ｌ、に対してこれに平行な回
転子中心線Ａ’Ｒの位置が左方へｇだけ移動するので両
検出コイル３１ａ　、　３１ｂに磁気空隙３３を隔てて
それぞれ対向する回転子溝２１の関係位置が左方へｇず
れるが、この関係位置のずれｇは回転子２ ２ で、高調波電圧Ｖ□、Ｖ、ｂは、 と（３）式における検出電圧Ｖ、の波高値となり、検出
電圧Ｖ、は、 と等しくすればよ＜１．すなわち、 ・・・・・・（３） となる。

従って、回転子２３が両検出コイル３１ｉ　、　３１ｂ
を通る固定子中心線ｌ、の方向およびこれに直角の方向
へそれぞれ最大許容回転偏心量ｇ、で偏心回転した時の
検出電圧Ｖ、ｄを等しくするには、（２）・・・・・・
（４） となるように、正規の磁気空隙長６１回転子鉄心２０の
外径りおよび回転子溝数Ｎ２を選定すればよく、また、
例えば前記にの値が４／３となるように選定すれば、回
転子２３が両検出コイル３１１　、３１ｂを通る固定子
中心線ｌ、の方向にｇ、偏心して回転した時の検出電圧
ＶＩ！、に対してこれに直角の方向にｇ、偏心して回転
した時の検出電圧Ｖ、は３／４　となる。

次に、回転子２３が上下左右以外の方向、すなわち両検
出コイル３１ｇ　、　３１ｂを通る固定子中心線ｌ、お
よびこれに直角の方向以外へ偏心して回転する時の検出
電圧■ｌｌｄを表わす一般式について説明する。

第６図に示すように、回転子２３が回転偏心量ｇで両検
出コイル３１ａ　、　３１ｂを通る固定子中心線ｌ、に
直交する固定子中心線ｌＩＩに対して反時計回転方向に
α（ｒａｄ　）離れた方向へ偏心回転すると、上方の検
出コイル３１！に対応する磁気空隙長の減少分ΔＧ、は
、 隙長の増加分ΔＧ、は、 となる。

また、両検出コイル３１１　、３１ｂに磁気空隙３３を
隔てそれぞれ対向する回転子溝２１の関係位置は回転子
２３の中心角で、 ずれ、この中心角βのずれは回転子２３の一溝ピッとな
り、下方の検出コイル３１ｂに対応する磁気空Ｎ２ は、 （５） となる。

２ ここで、 回転子２３が前記第４図に示すように 回転偏心量ｇで下方へ偏心回転する時の検出電圧ＶＩＩ
ｄを （５） 式から求めると、 α＝３／２ πであるの で、 に相当する。

従って、 上方の検出コイル３１ａ に誘起される 高調波電圧Ｖ□および下方の検出コイル３１ｂに誘 ＝−ｇ 起される高調波電圧ｖａｂは、 ＝−ｇ となり、検出電圧Ｖ□は、 ２ ｌｌ −’（０） ＝　０ となり、検出電圧Ｖ日６は、 となって（２） 式と同じとなる。

となり、 キャン ドモータの設計上まずあり得ない また、 回転子２３が前記第５図に示すように回転偏心量ｇで左
方へ偏心回転する時の検出電圧Ｖｌｌｄを （５） 式から求めると、 α＝πであるので、 となるので、 Δ　Ｇ。

＝ΔＧ、：０ となり、 また、 となるが、 殆んど全てのキャン ドモータにおいて は、 となって（３）式と同じとなる。

いので、 と置くことができて、 となり、検出電圧ＶＩＩｄは、 そして、キャンドモータに適用し得る前記Ｇ。

ｇ、、ＤおよびＮ２の組み合わせのうち（１）式の関係
を満足する種々の組合せについて、回転偏心量ｇが最大
許容回転偏心量ｇ、となる時の各偏心方向における検出
電圧Ｖ、を（５）式に基づいて計算した結果、検出電圧
Ｖ、は回転子２３が両検出コイル３１ｓ　、　３１ｂを
通る固定子中心線ｌ、の方向とこれに直角の方向のいず
れか一方に偏心して回転した時に最大値を、他方に偏心
して回転した時に最小値を示し、それ以外の方向に偏心
して回転した時は両者の中間値になることが分った。

このことから、前記Ｇ、ｇ、、、、ＤおよびＮ２によっ
て前記（４）式の は検出感度の指向性を示す一種の係数であり、回転偏心
量ｇが最大許容回転偏心量ｇ、の時の検出電圧ｖＩＩｄ
は、例えばＫ　＝　１．２の場合においては、偏心方向
が両検出コイル３１１　、３１ｂを通る固定子中心線ｌ
、に直角の方向となる時に最小値を示し、前記固定子中
心線ｌ、の方向となる時に最小値の１．２倍となる最大
値を示し、Ｋ＝０．８の場合においては、偏心方向が前
記固定子中心線ｌ、に直角の方向となる時に最大値を示
し、前記固定子中心線ｌ、の方向となる時に最大値の０
：８倍となる最小値を示すこととなる。

ところで、本実施例においても同様であるが、前記特公
昭５８−５４５８０号公報に記載の「回転電機運転監視
装置」の発明を適用したキャンドモータの運転監視装置
においては、回転子２３の回転を円滑にするためにすべ
り軸受２ｇ１　、２８ｂとスリーブ２９Ｍ、　２９ｂの
間に１０分の１ｆｆｉ１１程度の狭い回転摺動隙間が設
けられること、キャンドモータ１３を構成する各部材の
半径方向寸法公差の積み重ねに起因してすべり軸受２８
Ｍ、　２８ｂの内周面が固定子中心軸０．に対して完全
に同心ではなく数１０分のＩＷ程度偏心すること、両検
出コイル３１１　、３１ｂに誘起される基本波電圧は固
定子１７の若干の電磁気的不平衡によって完全には打消
されないことなどに起因して、軸受摩耗のない初期状態
であっても検出電圧Ｖ、は零とはならず、回転子２３が
両検出コイル３１１．３１ｂを通る固定子中心線ｌ、の
方向に最大許容回転偏心量ｇ、で偏心回転した時の検出
電圧■□の１０数％乃至数１０％を示すことから、およ
びキャンドモータ１３の負荷変化に伴って検出電圧Ｖ□
が数１０％変化することから、検出電圧ｖｌｌｄの値に
よって回転子２３の回転偏心量ｇを検知して軸受摩耗量
を正確に把握するというよりは軸受摩耗の進行度合をお
おまかに捉えるという性質の装置であり、これに鑑みれ
ば、回転子２３が両検出コイル３１１．３１ｂを通る固
定子中心線ｌ、の方向およびこれに直角の方向にそれぞ
れ最大許容回転偏心量ｇ、で偏心回転した時の検出部 圧Ｖ□の大なる方に対する小なる方の比、すなわ監視装
置において、すべり軸受２８ａ　、　２８ｂとスリーブ
２９！　、　２９ｂに代えて図示しない玉軸受にて回転
軸２４を軸支し、この玉軸受を装着した軸受箱２７１　
、２８ｂを固定子枠１８に偏心させて取着することによ
り、回転子２３を偏心回転させて検出部３４の検出電圧
Ｖ、を測定したグラフを示す。

あれば充分実用に供することができる。

従って、正規の磁気空隙長６１回転子鉄心２３の外径０
１回転子溝数Ｎ２および最大許容回転偏心量ｇ、を（１
）式の関係を満足するように設定することによって、回
転子３２の偏心回転における検出電圧ｖ＋ｉａの偏心方
向による差異はあまり生じず軸受摩耗に対して無指向性
に近い検出感度特性が得られる。

次に、第７図は、前記第１図乃至第３図に示す構成では
あるが（１）式の関係を満足しない下記仕様および寸法
の従来例のキャンドモータの運転このグラフにおいて、
実線で結んだ×印は、回転偏心量ｇがそれぞれ０．２５
ｍ＋ａ、０．５ｍｍおよび０．７ｍｍの場合に第６図に
αにて表わす偏心方向を０からπ／４（ｒｌｄ）ずつ変
化させた時の検出電圧ＶＢ２の測定値を示し、点線は、
最大許容回転偏心量ｇ、＝０．７ｍｍの場合に検出電圧
Ｖｌｌｌ＋の測定値の最大値と（５）式による計算値の
最大値とが一致するように（５）式の波高値Ａ。を定め
、前記各回転偏心量ｇにおいて計算により求めた偏心方
向αに対する検出電圧Ｖ□の特性曲線を示す。

この測定例においては、 と（１）式の関係を満足しないが、測定値と（５）式に
よる計算値とがほぼ一致しているので検出電圧Ｖ□の回
転偏心量ｇと偏心方向αとによる特性が（５）式にて表
わされることが証明され、このことから、および偏心方
向α−３／２πの場合、すなわち回転子２３が両検出コ
イル３１１　、３１ｂを通る固定子中心線ｌ、の方向に
（第４図に示すように下方に）偏心回転した場合におい
て、回転偏心ｆｆ１ｇが０、２５ｍｍと０．５ｍｍの時
の検出電圧ＶＩＩｄの測定値と計算値とが極めて近い値
となっており、回転子キャン２５を取りはずして回転偏
心量ｇを正規の磁気空隙長の３７５である０、９ｎｎに
した時の回申にて示す検出電圧Ｖ□の測定値と［株］印
にて示す検出電圧Ｖ８、の計算値とがかなり近い値とな
っていることから、正規の磁気空隙長Ｇが汎用モータの
２倍以上と大きくかつ最大許容回転偏心量ｇ、が正規の
磁気空隙長Ｇの半分程度となっているキャンドモータ１
３においては、回転子２３が両検出コイル３１ｇ　。

３１ｂを通る固定子中心線ｌ、の方向に偏心回転した時
に両検出コイル３１ｇ　、　３１ｂに誘起される高調波
電圧Ｖ□、ＶＨｂの波高値は固定子鉄心１６と回転子鉄
心２０との磁気空隙３３の寸法変化にほぼ反比例するこ
とが証明される。

〔発明の効果〕

本発明のキャンドモータの運転監視装置によれば、固定
子鉄心と回転子鉄心との正規の磁気空隙長６１回転子鉄
心の外径０１回転子溝数Ｎ２および回転子の最大許容回
転偏心ｔｇ、、を、の関係を満足するように、キャンド
モータの設計を予め考慮することによって、回転子が最
大許容回転偏心量ｇ、で偏心回転した時の検出電圧の値
は最大値を１とすると最少値が３７４以上となって偏心
方向による差異があまり生じず軸受摩耗に対して無指向
性に近い検出感度特性が得られ、２個の検出コイルから
なる検出部を２組設ける場合のように指示器、特に防爆
構造のものが２個必要でコスト高につくことがなく、前
記特公昭６０−５２６５４号公報に記載の発明を適用し
てキャンドモータの固定子鉄心に空間角でほぼ１２０度
隔０て設けた３個の検出コイルを直列に接続した場合の
ように極対数が３の倍数でないキャンドモータに限定さ
れたり、キャンドモータの負荷変化によって検出電圧が
大幅に変化して検出困難となることがなく、および前記
特公昭６０−５２６５４号に記載の発明を適用してキャ
ンドモータの固定子鉄心に空間角でほぼ９０度０てて設
けた４個の検出コイルを直列に接続した場合のように極
対数が３の倍数でかつ１２の倍数でないものに限定され
ることがなく、キャンドモータの負荷変化に殆んど左右
されずに軸受摩耗が検出でき、全ての極対数の半径方向
空隙型キャンドモータに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のキャンドモータの運転監視装置をキャ
ンドモータポンプに適用した実施例を示す一部を切欠い
た正面図、第２図は第１図のＩ−１線横断面図、第３図
は同上回路図、第４図は同上実施例において回転子が下
方へ偏心した時の状態を示す説明図、第５図は同上左方
へ偏心した時の状態を示す説明図、第６図は同上右上方
へ偏心した時の状態を示す説明図、第７図は従来例の半
径方向空隙型キャンドモータの運転監視装置において、
回転子の回転偏心量をパラメータとして偏心方向に対す
る検出電圧の関係を示す測定値および計算値を示す特性
図、第８図は２個の検出コイルにて検出部を構成した運
転監視装置を２極の半径方向空隙型誘導電動機に適用し
た従来例を示す横断面図、第９図は同上回路図、第１０
図乃至第１５図は同上従来例の動作を説明する波形図、
第１６図は３個の検出コイルにて検出部を構成した従来
例の運転監視装置における原理的ブロック図、第１７図
は同上従来例における軸受摩耗量（偏心量）と検出電圧
との関係を示す特性図、第１８図および第１９図は第８
図と第９図に示す２個の検出コイルにて検出部を構成し
た従来例の軸受摩耗量と検出電圧との関係、およびモー
タ負荷電流と検出電圧との関係を示す特性図である。 １３・・半径方向空隙型キャンドモータ、１４・・固定
子鉄心、２０・・回転子鉄心、２１・・回転子溝、２３
・・回転子、３１１　、３１ｂ　・検出コイル、３３・
・磁気空隙、３４・・検出部。 Ｏｒｏ〜０２ｏ−偏ｔｃ（ｍ　ｍ）− 厚（旦 １し通４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半径方向空隙型キャンドモータの固定子鉄心に空
   間角で１８０度離して２個の検出コイルを設け、この両
   検出コイルに磁気空隙を隔ててそれぞれ対向する回転子
   鉄心の回転子溝の関係位置が同じくなるようにこの回転
   子溝の数を偶数に定め、前記両検出コイルに誘起される
   電源周波数に同期した基本波電圧と前記回転子溝数によ
   って決定される周波数をもつ高調波電圧に関して、前記
   基本波電圧が互いに打消されかつ前記高調波電圧の瞬時
   値の差が検出されるように前記両検出コイルを直列に接
   続して検出部を構成し、前記固定子鉄心と前記回転子鉄
   心との正規の磁気空隙長Ｇ、前記回転子鉄心の外径Ｄ、
   前記回転子溝数Ｎ＿２および回転子の最大許容回転偏心
   量ｇ＿ｍを、▲数式、化学式、表等があります▼ の関係を満足するように設定したことを特徴とするキャ
   ンドモータの運転監視装置