专利名称：屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测屏蔽电动机的轴方向的轴承磨损的轴向轴承磨损检测装置。
背景技术：
一般，屏蔽电动机主要用于泵驱动，由于也用于化工设备等，所以要求高可靠性。
在用于屏蔽电动机泵时，屏蔽电动机与泵构成不漏液的一体结构，不能通过目视监视内部状态。旋转驱动泵的叶轮的屏蔽电动机的转子多由用泵液润滑的滑动轴承支撑着，但为了使屏蔽电动机有效运转，需要从外部监视滑动轴承的磨损状态。
因此，例如，特公昭57-21924号公报和特开平10-80103号公报或特开平11-148819号公报等提出一种轴向轴承磨损检测装置，在屏蔽电动机的定子的轴向两端部设置轴向位置检测线圈，通过比较这些轴向位置检测线圈产生的电压差，检测由滑动轴承支撑旋转的转子的轴向位置，根据这些转子的轴向位置推测轴方向的轴承磨损量。
图6表示以往的轴向轴承磨损检测装置的电路图。
轴向磨损检测部11具有设在定子前侧和后侧两端部上的轴向位置检测线圈Cf、Cr，这些轴向位置检测线圈Cf、Cr串联连接，同时中间部12接地。定子前侧的轴向位置检测线圈Cf的端部13通过放大器14和整流平滑电路15连接差动放大器16的一方输入端，定子后侧的轴向位置检测线圈Cr的端部17通过放大器18和整流平滑电路19连接差动放大器16的另一方输入端，差动放大器16的输出端通过轴向零点调整电路20连接输出端子21。
为了根据各轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压差正确检测转子的轴向位置，需要调整各轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压差信号和由轴承支撑着的转子的轴向位置的关系，即需要调整零点，为了进行该零点调整而采用轴向零点调整电路20。
在轴向零点调整电路20连接可变电阻器22，在可变电阻器22的一方端子23连接恒压电源的负电压V-，在可变电阻器22的另一方端子24连接恒压电源的正电压V+。
另外，图7是表示轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压和转子的轴向位置的关系的曲线图。
曲线图中的纵轴表示轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的交流输出电压，横轴表示转子的轴向位置，所以中心的0mm位置表示转子的机械中心位置，左侧的负方表示屏蔽电动机的后侧，右侧的正方表示前侧。
轴向位置检测线圈Cf产生的电压曲线和轴向位置检测线圈Cr产生的电压曲线的交叉点，成为各轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压相等时的电中心位置。电中心位置和机械中心位置由于设计上或制作上的原因产生偏离，图7表示约偏离1mm。
并且，在图6所示的轴向零点调整电路20中，在将电气上的约1mm的偏离对准机械上的0mm的中心位置时，可通过调整连接于恒压电源的正和负电源V+、V-之间的可变电阻器22，来除去在转子位于机械中心位置0mm时的电输出信号。
另外，图8是表示在屏蔽电动机的电源电压发生变化时，图7所示的轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压如何变化的曲线图。
相对屏蔽电动机的电源电压例如200V时的轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压，屏蔽电动机的电源电压例如增大到220V时，轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压增大，例如降低到180V时，轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压减小。如果观察各轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压相对轴向位置的曲线，相对电源电压大致平行移动。
另外，图9是表示利用图6所示的以往的包括轴向零点调整电路20的轴向轴承磨损检测装置处理图7所示的轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压时的输出的曲线图。
在屏蔽电动机的电源电压为200V时，通过用轴向零点调整电路20调整零点，转子的轴向位置和输出端子21的输出的关系成为在轴向位置为0mm时通过0V的大致直线。
可是，如果屏蔽电动机的电源电压与调整零点时不同，例如增减为220V或180V，相对轴向位置的输出曲线平行移动，产生零位置的基准变动的问题。
作为该问题的原因，可以认为是由于轴向位置为0mm时的轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压差因电源电压的大小而变动。即，如果电源电压与调整零点时不同，则如图8所示，由于各轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压变动，转子位于0mm位置时的轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压差变动，产生如图9所示输出特性那样的平行移动。
相对轴向位置的输出特性如果成为图9所示状态，在屏蔽电动机的电源电压为与调整零点时不同的一定电压的情况下，轴向位置的基准偏向前侧和后侧任一方，在屏蔽电动机的电源电压变动的情况下，将会产生轴承未磨损却输出磨损或轴承磨损却输出未磨损的信息的问题。
这样，在以往的轴向零点调整电路中，从即使屏蔽电动机的电源电压变动也不发生变化的恒压电源通过可变电阻器22供给一定电压，并调整可变电阻器22，使得在转子位于轴向基准位置时，轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压差为零，但是，由于轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压依赖于屏蔽电动机的电源电压，这些轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压差也依赖于屏蔽电动机的电源电压，所以在屏蔽电动机的电源电压成为与调整零点时不同的电压时，具有即使转子的轴向位置没有变化，也产生轴承未磨损却输出磨损信息、或轴承磨损却输出没有磨损的信息的错误动作的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供一种相对屏蔽电动机的电源电压变动，可以高精度地检测轴向轴承磨损的屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置。
本发明的屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置具有轴向位置检测线圈，设在具有定子和转子的屏蔽电动机的定子的轴方向上的两端部上；轴向位置检测电路，根据这些轴向位置检测线圈产生的电压之差，检测转子相对定子的轴向位置；轴向零点调整电路，将与所述屏蔽电动机的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子位于轴向基准位置时的所述轴向位置检测电路的两轴向位置检测线圈的电压差调整为零。
并且，根据该结构，利用轴向位置检测电路，根据设在定子的轴向两端部上的轴向位置检测线圈所产生的电压之差，检测转子的轴向移动位置。利用轴向零点调整电路，将与屏蔽电动机的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子位于轴向基准位置时的轴向位置检测电路的两轴向位置检测线圈的电压差调整为零。在屏蔽电动机的电源电压变动时，轴向零点调整电路的偏置电源也同样变动，可以高精度地检测轴向轴承磨损，而不影响轴向零点调整电路的零点调整。
另外，本发明的屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置，把至少一方轴向位置检测线圈产生的电压作为轴向零点调整电路的偏置电源。根据该结构，不使用其它电源，利用简单的电路结构就能高精度地检测轴向轴承磨损。
另外，本发明的屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置，把一方轴向位置检测线圈产生的电压作为轴向零点调整电路的偏置电源的正电源，把另一方轴向位置检测线圈产生的电压作为轴向零点调整电路的偏置电源的负电源。并且，根据该结构，不使用特别的电源，利用简单的电路结构就能高精度地检测轴向轴承磨损。
图1是表示本发明的一实施方式的屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置的电路图。
图2是将使用该轴向轴承磨损检测装置的屏蔽电动机泵的一部分被切开的主视图。
图3是在定子的1个齿部的端部上设置该轴向轴承磨损检测装置的轴向位置检测线圈的局部立体图。
图4是应用该轴向轴承磨损检测装置的屏蔽电动机泵的概略图。
图5是表示利用轴向轴承磨损检测装置处理轴向位置检测线圈产生的电压时的输出的曲线图。
图6是以往的轴向轴承磨损检测装置的电路图。
图7是表示以往的轴向位置检测线圈产生的电压和转子的轴向位置的关系的曲线图。
图8是表示在屏蔽电动机的电源电压发生变化时，图7所示的轴向位置检测线圈产生的电压如何变化的曲线图。
图9是表示利用图6所示的以往的包括轴向零点调整电路的轴向轴承磨损检测装置处理如图7所示的轴向位置检测线圈产生的电压时的输出的曲线图。
具体实施例方式
以下，参照图1～图5说明本发明的实施方式。
图2是将使用该轴向轴承磨损检测装置的屏蔽电动机泵的一部分切开的主视图。
31表示屏蔽电动机泵，该屏蔽电动机泵31由泵32和半径方向气隙型屏蔽电动机33液体密封地结合为一体而构成。
屏蔽电动机33，在定子铁心34的定子槽35缠绕定子线圈36构成的定子37被插装在定子框38中，在定子37的内周面紧密地插入由不锈钢等非磁性体形成为薄壁圆筒状的定子壳39，该定子壳39的两端边缘液体密封地熔覆在定子框38上。并且，旋转轴44插装于在转子铁心40的转子槽41安装转子导体42构成的转子43上，在转子43的外周面被覆着由不锈钢等非磁性体形成为薄壁圆筒状的转子壳45。定子37和转子43隔着定子壳39和转子壳45的壳间隙46相对配置，旋转轴44构成为通过套筒49a、49b和推力环50a、50b枢轴支撑在安装于轴承箱47a、47b上的滑动轴承即轴承48a、48b上。
在定子铁心34上，以相对定子铁心34的轴心离开180度空间角度、并且缠绕在定子铁心34的整个1个齿部上的状态，配置着一对半径方向位置检测线圈C1、C2。
在屏蔽电动机33突起设置从定子框38的局部与该定子框38内部连通的端子箱53，在该端子箱53的上部设置带有玻璃制观察窗的对应防爆结构的密闭容器55。在该密闭容器55内收容着包含于屏蔽电动机33的运转监视装置中的轴向轴承磨损检测装置的一部分。
另外，泵32具有液体密封地安装在屏蔽电动机33的定子框38上的泵壳57、和在该泵壳57内安装于旋转轴44上的叶轮58。泵32内的叶轮58通过隔着套筒49a、49b由轴承48a、48b支撑的转子43被驱动旋转，通过推力环50a、50b和轴承48a、48b的接触来限制在轴方向上的移动。
下面，图3表示在定子的1个齿部端部设有轴向轴承磨损检测装置的轴向位置检测线圈的部分立体图。
在定子铁心34的1个齿部60的一方端部61a附近设置切槽61b，形成小的铁心部61，在该铁心部61周边的定子槽35内缠绕设置一方的轴向位置检测线圈Cf。虽然未图示，但在齿部60的另一端，同样设置另一方的轴向位置检测线圈Cr。
下面，图4表示使用轴向轴承磨损检测装置的屏蔽电动机泵31的概略图。在屏蔽电动机33的定子铁心34上方的轴向两端部，设置检测转子43的轴向位置、即轴承48a、48b的轴向磨损的一对轴向位置检测线圈Cf、Cr。并且，在下方的1个齿部设置检测轴承48a、48b的半径方向磨损的半径方向位置检测线圈C1，同时在与半径方向位置检测线圈C1相对的1个齿部设置未图示的另一方的半径方向位置检测线圈C2，并将这些半径方向位置检测线圈C1、C2串联连接。
此处，说明轴承48a、48b的轴向磨损的检测。把屏蔽电动机33的泵32侧称为前侧，把与泵32相反的一侧称为后侧。
转子43向轴方向的移动，通过叶轮58所处的前侧的轴承48a和推力环50a的接触来限制向前侧的移动，反之，通过轴承48b和推力环50b的接触来限制向后侧的移动。
在轴承48a、48b没有轴向磨损的状态下，转子43在轴向自由移动的范围、即转子43的轴向间隙虽因泵32的大小和结构而不同，但约为1～2mm，在通常运转时，转子43位于该轴向间隙范围内。
在通常运转时，转子43的轴向位置处于前侧的轴承48a和推力环50a接触旋转的位置、或后侧的轴承48b和推力环50b接触旋转的位置，但如果轴承48a、48b在轴向有1mm左右的磨损，则形成泵32的叶轮58的前面或后面与泵壳57或轴承箱47a接触的结构。
因此，考虑到这些情况，检测轴承48a、48b的轴向磨损时，需要将转子43的轴向移动监视在约±2.5mm的范围内。
并且，在定子铁心34的两端部设置轴向位置检测线圈Cf、Cr，根据这些轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压差，可以得知转子43的轴向移动。
下面，图1表示轴向轴承磨损检测装置的电路图。
71表示轴向磨损检测部，该轴向磨损检测部71具有设在定子37的两端部的轴向位置检测线圈Cf、Cr，这些轴向位置检测线圈Cf、Cr串联连接，中间部72接地。
定子37的前侧的轴向位置检测线圈Cf的端部73通过放大器74与用于转换成正直流电压的整流平滑电路75连接。定子37的后侧的轴向位置检测线圈Cr的端部76通过放大器78与用于转换为负直流电压的整流平滑电路79连接。这些整流平滑电路75、79连接加法放大电路80的输入端。
轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压分别被转换为正和负直流电压，并输入到加法放大电路80。加法放大电路80将输入的这些直流电压合成，向输出端子81输出与该合成成比例的电压。在输出端子81连接根据从加法放大电路80输出的电压显示与转子43的移动方向和移动位置对应的轴向磨损情况的显示器等。
通过放大器74、78、整流平滑电路75、79和加法放大电路80等，构成根据轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压差来检测转子43相对定子37的轴向位置的轴向位置检测电路82。
在加法放大电路80连接着轴向零点调整电路83，将与屏蔽电动机33的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子43位于轴向基准位置时的轴向位置检测电路82的两轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压差调整为零。该轴向零点调整电路83具有用于调整零点的可变电阻器84，该可变电阻器84的一方端部85连接一方的轴向位置检测线圈Cf的正输出端，另一方端部86连接另一方的轴向位置检测线圈Cr的负输出端，中间点连接加法放大电路80的输入端。
并且，在轴向位置检测电路82的加法放大电路80，根据设在定子37的轴向两端部的轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压差，输出与转子43的轴向移动对应的电压。
在轴向零点调整电路83，将与屏蔽电动机33的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子43位于轴向基准位置时的加法放大电路80的两轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压差调整为零。即，零点调整是通过可变电阻器84来调整，以使转子43位于机械中心位置即0mm时输出到输出端子81的电压为0V。
图5是表示利用轴向轴承磨损检测装置处理轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压时的输出的曲线图。
曲线图的横轴表示转子43的轴向位置，纵轴表示输出到加法放大电路80的输出端子81的电压。
轴向零点调整电路83的电源不使用恒压电源，而是把轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压分别转换为正和负直流电压，来用作零点调整用的电压，由此，如果屏蔽电动机33的电源电压变动，各轴向位置检测线圈Cf、Cr的差电压变动，则零点调整用电压也同样变动，所以即使屏蔽电动机33的电源电压变动时，也不会影响轴向零点调整电路83的零点调整功能。
在图5的曲线图中，表示以屏蔽电动机33的电源电压为参数，即电源电压180V、200V、和220V时的加法放大电路80的输出，但几乎确认不到轴向位置为0mm时的偏离。
曲线图所示的3条曲线不一致而稍有偏差，这是因为由于屏蔽电动机33的电源电压，相对轴向位置的各轴向位置检测线圈Cf、Cr的输出电压的大小发生变化，即，屏蔽电动机33的电源电压越高，曲线的倾斜就越小，屏蔽电动机33的电源电压越低，曲线的倾斜就越大。这种程度的偏差处于被允许的范围内。
因此，与图9所示以往的轴向零点调整电路相比，即使屏蔽电动机33的电源电压变动时，也可以不受其影响地高精度地检测轴向轴承磨损。
如上所述，通过轴向零点调整电路83，将与屏蔽电动机33的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子43位于轴向基准位置时的轴向位置检测电路82的两轴向位置检测线圈Cf、Cr的电压差调整为零，所以在屏蔽电动机33的电源电压变动时，轴向零点调整电路83的偏置电源也同样变动，可以高精度地检测轴向轴承磨损，而不影响轴向零点调整电路83的零点调整。
而且，通过把一方轴向位置检测线圈Cf产生的电压作为轴向零点调整电路83的偏置电源的正电源，把另一方轴向位置检测线圈Cr产生的电压作为轴向零点调整电路83的偏置电源的负电源，不使用其它电源，利用简单的电路结构就能高精度地检测轴向轴承磨损。
另外，也可以把至少一方的轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压作为轴向零点调整电路83的偏置电源，该情况时，不使用其它电源，利用简单的电路结构就能高精度地检测轴向轴承磨损。
并且，作为轴向零点调整电路83的偏置电源，不限于使用轴向位置检测线圈Cf、Cr产生的电压，也可以使用电压与屏蔽电动机33的电源电压变动连动变化的其它电源，该情况时，可以高精度地检测轴向轴承磨损。
本发明的屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置可以高精度地检测轴向轴承磨损，除适用于化工设备等使用的屏蔽电动机泵以外，也可以适用于使用屏蔽电动机的各种设备。
权利要求
1.一种屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置，其特征在于，具有轴向位置检测线圈，设在具有定子和转子的屏蔽电动机的定子的轴方向上的两端部上；轴向位置检测电路，根据这些轴向位置检测线圈产生的电压之差检测转子相对定子的轴向位置；轴向零点调整电路，将与所述屏蔽电动机的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子位于轴向基准位置时的所述轴向位置检测电路的两轴向位置检测线圈的电压差调整为零。
2.根据权利要求1所述的轴向轴承磨损检测装置，其特征在于，把至少一方的轴向位置检测线圈所产生的电压作为轴向零点调整电路的偏置电源。
3.根据权利要求1所述的轴向轴承磨损检测装置，其特征在于，把一方的轴向位置检测线圈所产生的电压作为轴向零点调整电路的偏置电源的正电源，把另一方的轴向位置检测线圈所产生的电压作为轴向零点调整电路的偏置电源的负电源。
全文摘要
一种屏蔽电动机的轴向轴承磨损检测装置，轴向位置检测电路(82)根据设在屏蔽电动机(33)的定子(37)的轴向两端部上的轴向位置检测线圈(Cf、Cr)产生的电压之差，检测转子(43)的轴向位置。轴向零点调整电路(83)将与屏蔽电动机(33)的电源电压成比例地变化的电压源作为偏置电源，把转子(43)位于轴向基准位置时的两轴向位置检测线圈(Cf、Cr)的电压差调整为零。在屏蔽电动机(33)的电源电压变动时，轴向零点调整电路(83)的偏置电源也同样变动，可以高精度地检测轴向轴承磨损，而不影响轴向零点调整电路(83)的零点调整。
文档编号H02K5/12GK1559101SQ0182373
公开日2004年12月29日 申请日期2001年12月18日 优先权日2001年12月18日
发明者三里久 申请人:株式会社帝国电机制作所