专利名称：单相感应机的气隙偏心检测装置和气隙偏心检查方法
技术领域：
本发明涉及单相感应机的气隙偏心检测装置和气隙偏心检查方法。
背景技术：
以前，为了检测单相感应机的气隙偏心状态，例如根据专利文献1(特开昭60-152262)或专利文献2(特开平6-284655)已知有下述的方法对感应电动机的主线圈或辅助线圈的某一方施加低电压，不使电动机旋转而成为约束状态(也称为单相锁定状态)，从定子的半径方向检测在约束状态中产生的振动，从所得到的振动波形和施加的电压波形来计算气隙偏心状态。
一般来说，单相感应电动机如图23那样来构成，在定子6中设置了主线圈10(实线)和辅助线圈11(虚线)。例如，如果只对主线圈10(其规格是100V)施加30-40V的电压，则在转子5不旋转而停止的状态下由主线圈10的电流形成磁通，对转子5作用磁吸引力而发生电磁振动。上述的专利文献的内容是着眼于上述电磁振动检测电动机的定子的半径方向的振动，利用该振动波形与对主线圈10施加的电压波形的关系来检测气隙的偏心方向和大小。
图24示出了该检查方法的概略图，在放置于弹性体(未图示)上的电动机的机架(未图示)上安装加速度拾波器13，经未图示的放大器将其输出输入到阴极射线管示波器中，在其上描绘振动波形。另一方面，对电动机施加30-40V的低电压，将该电压输入到上述阴极射线管示波器的另一方的信道中，也同时描绘电压波形。
例如，在如图24中所示那样气隙3如δ1和δ2那样大小不同的情况下，利用施加的电压产生电流而产生磁通，由于磁通为最大时磁吸引力也为最大，故在磁通为最大时转子发生移动到气隙小的δ1一侧的动作(参照箭头)。图25示出了与上述相反气隙3的δ2一侧小的情况，同样地在磁通为最大时在气隙小的δ2一侧产生动作(参照箭头)。图26是示出该工作波形的一例的图，图26(a)是图24的状态时的情况，图26(b)与图25的状态相对应。各自的亻的实线示出电压波形，虚线示出磁通的波形，与电压的波形相比，延迟了π/2。此外，口示出了利用磁通产生吸引力并由此发生的振动波形。
在图26(a)中，在磁通为最大时(○标记)，振动也为最大(●标记)，此时的电压波形位于下降的斜坡(□标记)的位置上。另一方面，在图26(b)中，在磁通为最大时(○标记)，振动为最小(●标记)。如上所述，根据磁通的最大点＝电压前进了π/2、处于下降的斜坡时的振动波形是最大还是最小，可判别气隙的大小的状态。此外，利用若振幅D小则振动小这一点，表现了气隙的偏心小。因而，根据以上所述，可检测出气隙的偏心方向及其大小。
专利文献1特开昭60-1522专利文献2特开平6-284655但是，在使用上述那样的检查方法进行检测的情况下，存在下述那样的问题。在实际的制品中，由于因部件的加工精度或组装精度的缘故，转子103相对于作为旋转中心的主轴104偏心了或弯曲了，故在主轴104旋转时，在转子103与定子105之间的最小气隙相位变化。图27是相对于主轴104的旋转中心偏心地安装了转子103的情况的气隙偏心的示意图，(a)表示了主轴104的相位(转子相位)为0度时的E-E剖面图，(b)表示了主轴104旋转、主轴104的相位为180度时的F-F剖面图。
即，在图27(a)的(口)中在左侧存在最小气隙相位，而在图27(b)的(口)中在右侧存在最小气隙相位。此外，除了上述以外，在定子105相对于主轴104的旋转中心偏心地进行了定位而且主轴104相对于转子103偏心的情况下，存在因主轴104的相位的缘故气隙偏心量根据转子103的旋转相位以各种各样的方式变化的情况。
图28是定子105相对于主轴104的旋转中心偏心地进行了定位而且转子103相对于主轴104偏心的情况的示意图，(a)表示了转子103相对于主轴104的偏心方向与定子105的偏心方向一致的情况(0度相位)，(b)表示了主轴104旋转、转子103相对于主轴104的偏心方向与定子105的偏心方向为相反的情况(180度相位)。即，在图28(a)的(口)中隙偏心量小，而在图28(b)的(口)中气隙偏心量大。
再有，图29表示了转子相对于主轴104弯曲的情况的气隙偏心的示意图。
这样，由于部件的加工精度或组装精度的缘故，实际的制品的气隙偏心状态根据在主轴104上被固定的转子103的旋转相位以各种各样的方式变化。
其结果，在如现有技术那样施加低电压、在转子没有旋转的停止状态下通过检测振动来进行气隙偏心状态的方法中，由于未考虑转子的相位，故在气隙是否合格的判定中发生错误。
例如，如果用图28(a)的0度相位来测定偏心量，则即使由于偏心量小而判断为合格品，但如果用图28(b)的180度相位来测定偏心量，则由于偏心量比较大，故不能判定为合格品，按照以上所述，发生了根据转子103的相位而成为不同的判定结果的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的问题而进行的，其目的在于提供下述的检查方法和检测装置高精度地测定根据转子103的相位而变化的气隙偏心状态(偏心量及其方向)，同时从所得到的偏心检测结果能可靠地进行气隙是否合格的判定。
在基于本发明的单相感应机的气隙偏心检测装置中，为了解决上述课题，构成可调整流过主线圈或辅助线圈的交流电流并用由主线圈在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通大的旋转磁场或由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通比由主线圈在气隙中感应引起的磁通大的旋转磁场使转子以比该交流电流的周期小的旋转周期旋转的驱动电路，安装检测与在气隙中感应引起的磁通比另一方大的线圈的磁通垂直的方向上的振动的振动检测部件(振动检测传感器)，通过检测在旋转驱动中所得到的振动的振动波形的振幅或形状，计算根据转子的相位而变化的上述气隙偏心量和气隙偏心方向。
此外，在基于本发明的单相感应机的气隙偏心检查方法中，为了解决上述课题，使由主线圈在气隙中感应引起的磁通的大小比由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通的大小大，使转子以比磁通的周期小的旋转周期旋转，从与主线圈的磁通垂直的方向检测产生的振动，根据所得到的振动波形的振幅或形状来计算根据转子的相位而变化的主线圈的绕线方向的气隙偏心状态的变化。
此外，同样地使由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通的大小比由主线圈在气隙中感应引起的磁通的大小大，使转子以比磁通的周期小的旋转周期旋转，从与辅助线圈的磁通垂直的方向检测产生的振动，根据所得到的振动波形的振幅或形状来计算根据转子的相位而变化的与辅助线圈的绕线方向垂直的气隙偏心状态的变化。
由于如上述那样构成了本发明，故具有以下的优良的效果。即(1)在由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通比由主线圈在气隙中感应引起的磁通小的条件下使转子以比磁通的周期小的旋转周期旋转时产生的与主线圈的的磁通垂直的方向的振动的大小随与主线圈的绕线方向垂直的方向的气隙的偏心量而变化。于是，可以通过根据转子的相位而变化的振动的大小来计算与主线圈的绕线方向垂直的方向的气隙偏心量和偏心方向。
(2)在由主线圈在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通小的条件下使转子以比磁通的周期小的旋转周期中旋转时产生的与辅助线圈的的磁通垂直的方向的振动的大小随与辅助线圈的的磁通垂直的方向的气隙的偏心量而变化。于是，可以通过根据转子的相位而变化的振动的大小来计算与辅助线圈的绕线方向垂直的方向的气隙偏心量和偏心方向。
(3)由于从用上述方法得到的气隙偏心计算结果可高精度地计算根据转子的相位而变化的气隙偏心状态，故能可靠地判定气隙偏心状态是否合格。
图1是内置单相感应机的冷冻、空调机用的压缩机的纵方向剖面图。
图2是从图1的箭头B看的横方向剖面图。
图3是本发明的气隙检测装置的概略图。
图4是从图3的箭头A看的横方向剖面图。
图5是示出了关于本发明的实施形态1的气隙检查方法的流程图。
图6是将主线圈磁通设定得大时的单相感应电动机的驱动电路的示意图。
图7是将辅助线圈磁通设定得大时的单相感应电动机的驱动电路的示意图。
图8是主线圈磁通大时的磁通波形图。
图9是辅助线圈磁通大时的磁通波形图。
图10是示出了线圈电流的周期与振动波形的周期的关系的示意图。
图11是示出了主线圈磁通大时的不平衡磁吸引力作用方向的示意图。
图12是示出了辅助线圈磁通大时的不平衡磁吸引力作用方向的示意图。
图13是在与加速度拾波器的按压方向相同的方向上存在气隙小相位的情况的气隙偏心的概略图和振动波形的示意图。
图14是在与加速度拾波器的按压方向相反的方向上存在气隙小相位的情况的气隙偏心的概略图和振动波形的示意图。
图15是说明了使转子相位变化的情况的振动的大小的偏差的示意图。
图16是示出了振动的强度和与磁通正交的方向的气隙偏心量的关系的示意图。
图17是示出了关于本发明的实施形态2的气隙检查方法的流程图。
图18是将本发明的实施形态2中的主线圈磁通设定得大时的驱动电路的示意图。
图19是将本发明的实施形态2中的辅助线圈磁通设定得大时的驱动电路的示意图。
图20是使转子相位变化的情况的气隙偏心的概略图和被检测的振动波形的示意图。
图21是将本发明的实施形态4中的主线圈磁通设定得大时的驱动电路的示意图。
图22是将本发明的实施形态4中的辅助线圈磁通设定得大时的驱动电路的示意图。
图23是以前例的单相感应机的主要部分概略图。
图24是以前例的在与加速度拾波器安装方向相反的方向上存在偏心的情况的示意图。
图25是以前例的在加速度拾波器安装方向上存在偏心的情况的示意图。
图26(a)是图24的气隙偏心状态时的振动波形、电压波形、磁通波形的示意图，(b)是图25的气隙偏心状态时的振动波形、电压波形、磁通波形的示意图。
图27是转子相对于主轴的旋转中心偏心地被安装的情况的气隙偏心的示意图。
图28是转子和定子相对于主轴的旋转中心偏心地被安装的情况的气隙偏心的示意图。
图29是转子弯曲的情况的气隙偏心的示意图。
具体实施例方式
实施形态1.
参照附图，详细地说明基于本发明的单相感应机的气隙偏心检查方法和气隙偏心检测装置。
在图1中示出了内置单相感应机的冷冻、空调机用的压缩机的纵方向剖面图作为应用本发明的制品例。图2是从图1的箭头B看的横方向剖面图。
在图中，103、105是作为单相感应机的主要部件的转子和定子，在转子103与定子105之间的圆筒状的空间内存在气隙100。用烧嵌的方式将定子105固定在作为压力容器的壳体102上，利用烧结嵌合将转子103与主轴104固定成一体。利用在机架106、圆柱体头109内内置的滑动轴承(未图示)支撑了主轴104。用螺栓(未图示)将机架106、圆柱体头109固定在圆柱体107上，用3个焊接点108(在图3中只图示了1点)将圆柱体107焊接固定在壳体102上。
110是在定子105上设置的对图2中示出的主线圈114和辅助线圈113供给电流的端子，被焊接固定在壳体102上。利用钎焊将作为压缩前的吸入口的回气管112和将压缩的气体排出到外部的喷出管111固定在壳体102上，从回气管112吸入了压缩前的气体之后在圆柱体107内被压缩，在从机架106喷出到壳体102内后，通过喷出管111喷出到壳体102之外。再有，115表示在主轴104的一部分上在轴方向上设置的缺口。
图3是将上述的内置单相感应机的冷冻空调机用的压缩机作为被检测体的气隙偏心检测装置的概略剖面图。图4是从图3的箭头A看的横方向剖面图。图中，117是经端子110对压缩机内的单相感应机通电用的连接端子，118是成为检测在通电时产生的振动的振动检测部件的加速度拾波器，如图4中所示，由在与由主线圈114在气隙中感应引起的磁通垂直的方向上设置的第1加速度拾波器118a和在与由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通垂直的方向上设置的第2加速度拾波器118b构成，互相偏移90°来配置。
可利用加速度拾波器前进气缸120在半径方向上移动该加速度拾波器118a、118b，在振动检测时经拾波器减振材料119将该加速度拾波器118a、118b按压到壳体102上，测定在通电时产生的振动。122是防止压缩机因加速度拾波器前进气缸120的半径方向的力而相对于检测单元基板125发生横转用的夹紧爪，利用夹紧气缸123的推力经夹紧减振材料121从横方向夹持壳体102。在壳体102之下配置了工件减振材料124。在检测单元基板125之下配置了防振材料126，防止来自外部的振动传播到检测部。
128是成为从在通电时产生的振动波形计算气隙偏心量和偏心方向的计算部件的计算机，116是显示计算结果的计算机的显示器，130是对加速度拾波器118的电信号进行放大处理的加速度拾波器放大器，129是将利用加速度拾波器放大器130进行了放大的信号取入到计算机中用的A/D板。127是成为在主线圈114和辅助线圈113中通电的交流电压的电压调整部件的电压调整器，131、132是构成调整通电时产生的、流过主线圈114或辅助线圈113的交流电流的大小用的电流变化部件的一部分的电阻器和电容器。133是固定电装置类用的架台。
图5是示出使用了本装置的气隙偏心检查方法的流程图。此外，图6示出了将主线圈磁通设定得大时的单相感应电动机的驱动电路的示意图，图7示出了将辅助线圈磁通设定得大时的单相感应电动机的驱动电路的示意图。
以下，按照本流程图，一边参照图1至图4，一边说明本实施形态的单相感应机的气隙偏心检查方法的细节。
在步骤1(以下记为ST1)中，首先将被检测体放置在工件减振材料124上，在ST2中，使用夹紧气缸123使左右的夹紧爪122前进，从横方向夹紧壳体102，夹持工件。
接着，在ST3中使用加速度拾波器气缸120使加速度拾波器118前进，从与主线圈114的绕线方向垂直的方向(即，与主线圈114产生的磁通垂直的方向，在图4中为118a)和与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向(即，辅助线圈113产生的磁通垂直的方向，在图4中为118b)对于壳体102按压第1加速度拾波器118a、118b。在ST4中连接连接端子117与端子110，同时在图6中示出的单相感应机的驱动电路中将主线圈开关138的连接端定为接点B137一侧。
其次，在ST5中，在上述驱动电路中将辅助线圈开关140的连接端定为接点C141一侧。与辅助线圈113串联地连接辅助线圈电阻器142和辅助线圈电容器143。由此调整流过各自的线圈的电流，使得流过主线圈114的电流变大，流过辅助线圈113的电流变小，使通电时产生的由主线圈114在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大。图8是示出此时的各自的线圈的磁通波形的图。图中，(a)表示主线圈磁通的大小，(b)表示辅助线圈磁通的大小。
在ST6中，利用电压调整器127将交流电源139的电压调整为特定的电压。接着，在ST7中，在该状态下通电一定的时间，从与主线圈114的绕线方向垂直的方向用第1加速度拾波器118a检测振动。利用加速度拾波器放大器130放大振动数据，经A/D板129取入到计算机128中，被保存在计算机128中。在ST8中，利用计算机128从在ST7中被检测到的振动波形的形状求出与主线圈114的绕线方向垂直的方向的气隙偏心方向和气隙偏心量。
以上说明了将主线圈磁通设定得大时的检查流程，其次说明将辅助线圈磁通设定得大时的检查流程。即，在ST9中，在图7中示出的驱动电路中，将主线圈开关138的连接端定为接点A136一侧，与主线圈114串联地连接主线圈电阻器135和主线圈电容器134，接着，在ST10中，将辅助线圈开关140的连接端定为接点D144一侧。这样调整流过各自的线圈的电流，使通电时产生的由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大。图9是示出此时的各自的线圈的磁通波形的图。图中，(a)表示主线圈磁通的大小，(b)表示辅助线圈磁通的大小。再有，由上述主线圈开关138、主线圈电阻器135和主线圈电容器134构成主线圈用转换电路以及由辅助线圈开关140、辅助线圈电阻器142和辅助线圈电容器143构成的辅助线圈用转换电路构成电流变化部件的一例。
在ST11中，利用电压调整器127调整为特定的电压。
在ST12中，在该状态下通电一定的时间，从与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向用加速度拾波器118b检测振动。利用加速度拾波器放大器130放大振动数据，经A/D板129取入到计算机128中，被保存在计算机128中。在ST13中，利用计算机128从在ST12中被检测到的振动波形的形状求出与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向的气隙偏心方向和气隙偏心量。
在上述检查流程后，在ST14中，根据在ST8、ST13中被检测到的气隙(AG)偏心量判定气隙是否合格，在显示器116上显示结果。
接着，在ST15中，使用加速度拾波器气缸120使加速度拾波器118后退，在 ST16中，使用夹紧气缸123使夹紧爪122后退。最后，在ST17中，从装置取下工件。
在此，在ST4、ST5中被连接的辅助线圈电阻器142的大小和辅助线圈电容器143的电容、在ST6中被调整的电压的大小、在ST9、ST10中被连接的主线圈电阻器135的大小和主线圈电容器134的电容、在ST11中被调整的电压的大小是以转子103以小于等于流过各线圈的交流电流的周期的2/3的旋转周期旋转的方式被调整的电阻的大小、电容器电容、电压的大小，存在各种各样的值的组合。此外，在此使用了电压调整器、电容器、电阻器作为调整由各自的线圈在气隙中感应引起的磁通的部件，但也可使用调整线圈的电流的电流调整器。
在一般与磁通正交的方向的间隙中存在不平衡的情况下，转子103向间隙窄的方向移动。在产生磁通的线圈电流的电源是交流的情况下，例如只要是单相2极感应机，线圈电流的周期与振动电流的周期的关系就如图10所示那样。在图10中，(a)示出了振动电流的波形，(b)示出了线圈电流的波形，由此可知对于振动电流来说，发生了交流电源的频率的倍数的振动。
图11是表示由主线圈114在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大的情况的磁场的示意图，在图中，由于在与主线圈114的绕线方向正交的间隙A～间隙B方向上产生了不平衡，故向间隙窄的间隙A方向作用不平衡磁吸引力(箭头)，转子103向间隙A方向移动。相反，在间隙B比间隙A窄的情况下，向间隙B方向作用不平衡磁吸引力，转子103向间隙B方向移动(未图示)。
图12是表示由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大的情况的状况的示意图，在图中，由于在与辅助线圈113的绕线方向正交的间隙C～间隙D方向上产生了不平衡，故向间隙窄的间隙D方向作用不平衡磁吸引力(箭头)，转子103向间隙D方向移动。相反，在间隙C比间隙D窄的情况下，下向间隙C方向作用不平衡磁吸引力，转子103向间隙C方向移动(未图示)。
图13和图14是说明利用振动波形的形状来计算气隙偏心方向的方法的图，是示出气隙偏心方向、加速度拾波器按压方向(振动检测方向)和检测波形的图。图13是在与加速度拾波器按压方向相反的方向上存在气隙小相位的情况的气隙偏心的概略图(a)和振动波形的示意图(b)，图14是在与加速度拾波器按压方向相同的方向上存在气隙小相位的情况的气隙偏心的概略图(a)和振动波形的示意图(b)。
在如图13那样加速度拾波器118的按压方向与气隙偏心方向相反的情况下，振动波形成为较大地偏向正方向的波形。因此，如果在振动的1个周期中比较正方向的绝对值与负方向的绝对值，则正方向的绝对值大。
相反，在如图14那样加速度拾波器118的按压方向与气隙偏心方向相同的情况下，振动波形成为较大地偏向负方向的波形。因此，如果在振动的1个周期中比较正方向的绝对值与负方向的绝对值，则负方向的绝对值大。因而，在上述的ST8或ST13中，在所得到的振动的1个周期中，比较正方向的振动的强度的绝对值与负方向的振动的强度的绝对值，使用绝对值大的方向的符号是气隙偏心方向(气隙窄的方向)的性质，计算气隙偏心方向。
关于气隙偏心量，在由主线圈114在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大的情况的驱动电路(图6)和由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大的情况的驱动电路(图7)的每一个电路中，通过事先调查了与各自的绕线方向正交的方向的气隙偏心量与振动的强度的绝对值的关系，可从振动的强度的绝对值计算气隙偏心量。
图15是示出了利用本发明检测的振动波形的概略图。图16是示出了振动的强度和与线圈(磁通)正交的方向的气隙偏心量(转子103的对于定子105的芯偏移量)的关系的示意图。
在此，振动的强度的绝对值可以是正方向的振动、负方向的振动中振动的绝对值大的方向的振动的绝对值的平均值(在图15中为Favg+)，也可以是正方向的振动的强度的绝对值的平均值(在图15中为Favg+)与负方向的振动的强度的绝对值的平均值(在图13中为Favg-)的平均值或振动的有效值。
之所以在ST4至ST6中将由通电时的主线圈114在气隙中感应引起的磁通定为比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大，是由于在转子103旋转时由于由主线圈114在气隙中感应引起的磁通的作用使转子103向与主线圈114的绕线方向垂直的方向的气隙窄的方向移动的力比由于由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通的作用向与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向的气隙窄的方向上移动的力大，由此，与主线圈114垂直的方向的转子103的振动比与辅助线圈113垂直的方向的转子103的振动大。最好的状态是，与辅助线圈113垂直的方向的转子103的振动的力和与主线圈114垂直的方向的转子103的振动的力比较，可以忽略那样的小的状态。其结果，可准确地计算与主线圈114垂直的方向的气隙偏心量。
同样，之所以在ST9至ST11中的通电时将由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通定为比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大，是由于在转子103旋转时由于由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通的作用使转子103向与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向的气隙窄的方向移动的力比由于由主线圈114在气隙中感应引起的磁通在与主线圈114的绕线方向垂直的方向的气隙窄的方向移动的力大，由此，与辅助线圈113垂直的方向的转子103的振动比与主线圈114垂直的方向的转子103的振动大。最好的状态是，与主线圈114垂直的方向的转子103的振动的力和与辅助线圈113垂直的方向的转子103的振动的力比较，可以忽略那样的小的状态。其结果，可准确地计算与辅助线圈113垂直的方向的气隙偏心量。
于是，在上述ST4至ST6、ST9至ST11中由通电时的主线圈114在气隙中感应引起的磁通与由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通的差越大，就越能得到准确的气隙偏心计算结果。
在ST4至ST6中或在ST9至ST11中在电压调整器127中调整特定的电源电压并调整为使转子103以小于等于磁通的周期(在该情况下等于电源的频率)的2/3的旋转周期旋转，是因为如图10中所示那样转子103的振动以电源频率的2倍的周期振动，由于在转子103旋转1次的期间内产生至少3个周期的振动的缘故，在转子103的每1次的旋转中可计算3个相位的气隙偏心量和偏心方向。因而，只要与磁通的周期相比是低速的，就能求出准确的气隙偏心状态。
此外，关于在ST14中判定是否合格的方法，有事先在主线圈114的绕线方向、辅助线圈113的绕线方向上分别检测被定为合格品的气隙偏心的大小、之后根据已检测的主线圈114的绕线方向和辅助线圈113的绕线方向的偏心的大小分别是大还是小来判定是否合格的方法，或根据事先被定为合格品的单相感应机的主线圈114的绕线方向的偏心矢量和辅助线圈113的绕线方向的偏心矢量的绝对值与已检测的偏心矢量的绝对值相比是大还是小来判定是否合格的方法。
如上所述，按照本实施形态，即使在转子103因部件的加工精度或组装精度相对于主轴104旋转中心偏心了或弯曲的缘故在主轴104旋转时转子103与定子105之间的气隙变化的情况下，由于可高精度地计算气隙偏心量和气隙偏心方向，故也能准确地判定气隙是否合格。
实施形态2.
图17是示出在本发明的实施形态2中说明的检查方法的流程图。以下，按照本流程说明使用了本装置的气隙偏心检查方法的细节。与在图5中已说明的实施形态1不同的部分是在交流电源139中附加频率变换器145以便可调整电源频率。图18是示出将主线圈磁通设定得大时的驱动电路的示意图，图19是示出将辅助线圈磁通设定得大时的驱动电路的示意图。以下，按照图17的流程来说明。
ST1将被检测体放置在工件减振材料124上。
ST2使用夹紧气缸123使图中左右的夹紧爪122前进，从横方向夹紧壳体102，夹持工件。
ST3使用加速度拾波器气缸120使加速度拾波器118前进，从与主线圈114的绕线方向垂直的方向(在图4中118a)和与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向(在图4中118b)对于壳体102按压加速度拾波器118。
ST4连接连接端子117与端子110，同时在图18中示出的单相感应机的驱动电路中将主线圈开关138的连接端定为接点B137一侧。
ST5在图18中示出的驱动电路中将辅助线圈开关140的连接端定为接点C141一侧。与辅助线圈113串联地连接辅助线圈电阻器142和辅助线圈电容器143，调整流过各自的线圈的电流，如图8中所示，使通电时产生的由主线圈114在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大。
ST6-1利用频率变换器145调整为特定的电源电压频率。
ST6-2利用电压调整器127调整为特定的电压。
ST7通电，从与主线圈114的绕线方向垂直的方向用加速度拾波器118a检测振动。利用加速度拾波器放大器130放大振动数据，经A/D板129取入到计算机128中，被保存在计算机128中。
ST8利用计算机128从在ST7中被检测到的振动波形的形状求出与主线圈114的磁通方向垂直的方向的气隙偏心方向和气隙偏心量。
ST9在图19中示出的驱动电路中，将主线圈开关138的连接端定为接点A136一侧，与主线圈串联地连接主线圈电阻器135和主线圈电容器134，调整流过各自的线圈的电流，如图9中所示，使通电时产生的由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大。
ST10在图19中示出的驱动电路中，将辅助线圈开关140的连接端定为接点D144一侧。
ST11-1利用频率变换器145调整为特定的电源电压频率。
ST11-2利用电压调整器127调整为特定的电压。
ST12通电，从与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向用加速度拾波器118检测振动。利用加速度拾波器放大器130大振动数据，经A/D板129取入到计算机128中，被保存在计算机128中。
ST13利用计算机128从在ST12中被检测到的振动波形的形状求出与辅助线圈113的绕线方向垂直的方向的气隙偏心方向和气隙偏心量。
ST14根据在ST8、ST13中被检测到的气隙偏心量判定气隙是否合格，在显示器116上显示结果。
ST15使用加速度拾波器气缸120使加速度拾波器118后退。
ST16使用夹紧气缸123使夹紧爪122后退。
ST17从装置取下工件。
在此，在ST4、ST5中被连接的辅助线圈电阻器142的大小和辅助线圈电容器143的电容、在ST6-1中被调整的电源频率、在ST6-2中被调整的电压的大小、在ST9、ST10中被连接的主线圈电阻器135的大小和主线圈电容器134的电容、在ST11-1中被调整的电源频率、在ST11-2中被调整的电压的大小是以转子103以小于等于磁通的周期的2/3的旋转周期旋转的方式被调整的电阻器的大小、电容器电容、电压的大小，存在各种各样的值的组合。此外，在此使用了电压调整器、电容器、电阻器作为调整由各自的线圈在气隙中感应引起的磁通的部件，但也可使用调整线圈的电流的电流调整器。
按照该实施形态2，能以各种各样的方式使转子103的振动频率和转子103的旋转周期变化，具有下述那样的效果。即，如果在主轴承(未图示)上涂敷了油，主轴104高速地旋转，则在主轴承中发生油膜反力，这会使检测振动时产生误差。此外，在感应机中，转子103的旋转数随电源频率而变化。于是，通过在ST6-1或ST11-1中调整电源频率，使主轴104的旋转速度成为较低的速度，具有可将上述油膜反力的影响抑制为最小限度的作用。
此外，在电源频率的整数倍等于单相感应机的固有振动数的情况下，由于共振的缘故，被检测的振动变大，存在振动的方向的测定变得困难的可能性。通过在ST6-1或ST11-1中调整电源频率，具有能构避开共振频率的作用。
实施形态3.
以下，使用图20、图15说明在本发明的实施形态3中说明的检查方法。图20(a)(b)是示出使转子相位变化90°的情况的气隙偏心的概略图和被检测的振动波形的示意图。
在实施形态1或实施形态2的ST8、13中，示出了由振动的1个周期决定气隙偏心方向的方法，但如图20(b)的D剖面所示那样，气隙偏心量(间隙H与间隙G的差)小、不可能进行振动波形的检测，或因外部干扰振动波形的检测精度下降，不可能进行振动波形的正负的判别，在如图27所示那样气隙最小相位变化的情况下，存在难以在振动的1个周期中计算偏心方向的情况。
因此，通过如图15所示那样分离主轴104的一次旋转中的正方向的振动与负方向的振动、比较各自的振动的大小的绝对值的平均，可检测主轴104的一次旋转中的平均的气隙偏心方向。
此外，因为图15的主轴104的一次旋转中的振动的大小的偏差σf由转子103的偏心、转子的加工精度或组装精度来决定，故可将偏差σf的大小用作制品的是否合格的判定基准。
实施形态4.
图21是在实施形态1中将噪声滤波器146连接到交流电源139上的情况的驱动电路。再有，图21示出了由ST4～6的主线圈114在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大的驱动条件的电路图，但在由ST9～11的辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大的驱动条件的情况下，也在同样的位置上配置噪声滤波器。
在电源电压中包含电源以外的噪声电压的情况下，通电时发生的振动的大小与气隙偏心量的关系发生变化，不能进行准确的气隙偏心量的计算。因此，通过如图21所示那样配置噪声滤波器146，可减少包含了上述噪声的情况的精度恶化。
图22是在实施形态2中将噪声滤波器146连接到频率变换器145上的情况的驱动电路。再有，图22示出了由ST4～6-2的主线圈114在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通大的驱动条件的电路图，但在由ST9～11-2的辅助线圈113在气隙中感应引起的磁通比由主线圈114在气隙中感应引起的磁通大的驱动条件的情况下，也在同样的位置上配置噪声滤波器。
在从频率变换器输出的电压中包含高频的电压的情况下，通电时发生的振动的大小与气隙偏心量的关系发生变化，不能进行准确的气隙偏心量的计算。因此，通过如图22所示那样配置噪声滤波器146，可减少包含了上述高频电压的情况的精度恶化。
再有，在上述实施形态1或2中，在驱动电路中装入了阻抗固定型的电容器、电阻器，但也可使用可变型的电容器、电阻器，在该情况下，可比较廉价地构成与多机种的单相感应机对应的驱动电路。
此外，在调整交流施加时发生的主线圈114磁通和辅助线圈113磁通的大小的比的部件中使用了电容器和电阻器，但也可连接电抗来调整各线圈的阻抗。
再者，在图1中图示了在检测体中测定按压振动的类型的拾波器，但也可使用由磁铁或粘接剂等来安装的类型，在该情况下，由于没有必要设置夹紧壳体的夹紧机构和气缸，故可廉价地构成检测装置。此外，使用了加速度拾波器作为检测振动的传感器，但也可不是检测加速度的类型，即使是测定速度、位移的类型也没有关系。
此外，因为通电时发生的振动的频率一般是电压频率的整数倍，故在检测振动的部件中，也可使用内置只记录特定频率的振动检测器或带通滤波器的类型作为加速度拾波器或放大器。在该情况下，由于可隔断来自装置外部的振动，故可高精度地检测因通电而发生的振动。
权利要求
1.一种单相感应机的气隙偏心检测装置，该单相感应机由与主轴一起旋转的转子和具备主线圈和辅助线圈且配置成与上述转子之间具有气隙的定子构成，所述气隙偏心检测装置的特征在于，具备驱动电路，在施加了交流电源时，在上述主线圈和辅助线圈中由一方的线圈在气隙中感应引起的磁通比由另一方的线圈在气隙中感应引起的磁通大的状态下，使转子以比该磁通的周期小的旋转周期旋转；振动检测部件，检测转子在与上述磁通大的线圈的磁通垂直的方向上的振动；以及计算部件，分析由上述振动检测部件检测到的振动波形的振幅或形状，计算根据上述转子的相位而变化的上述气隙偏心量和气隙偏心方向。
2.如权利要求1中所述的单相感应机的气隙偏心检测装置，其特征在于上述驱动电路具备使流过上述主线圈或辅助线圈的交流电流变化为其中某一方的电流较大的电流变化部件，和使流过上述主线圈和辅助线圈的交流电流发生相位差并使转子以小于等于磁通的周期的2/3的旋转周期旋转的电压调整部件。
3.如权利要求1中所述的单相感应机的气隙偏心检测装置，其特征在于上述驱动电路具备可变更流过上述主线圈或辅助线圈的交流电流的频率的频率变换器。
4.如权利要求1中所述的单相感应机的气隙偏心检测装置，其特征在于上述驱动电路具备抑制流过上述主线圈或辅助线圈的交流电流的噪声的噪声滤波器。
5.一种单相感应机的气隙偏心检查方法，该单相感应机由与主轴一起旋转的转子和具备主线圈和辅助线圈且配置成与上述转子之间具有气隙的定子构成，所述气隙偏心检测方法的特征在于调整流过上述主线圈或辅助线圈的交流电流，用由主线圈在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通大的旋转磁场、或由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通比由主线圈在气隙中感应引起的磁通大的旋转磁场使转子旋转，通过在旋转驱动中检测转子在与在气隙中感应引起的磁通比另一方大的线圈的磁通垂直的方向上的振动波形的振幅或形状，可计算根据转子的相位而变化的上述气隙偏心量和气隙偏心方向。
6.如权利要求5中所述的单相感应机的气隙偏心检查方法，其特征在于，具备将由上述主线圈在气隙中感应引起的磁通的大小设定得比由上述辅助线圈在气隙中感应引起的磁通的大小大的工序；设定成使流过上述主线圈和辅助线圈的交流电流产生相位差，并流过交流电流，使转子以小于等于交流电流的周期的2/3的旋转周期旋转的工序；在与上述主线圈的绕线方向垂直的半径方向上检测振动的工序；根据所得到的振动的大小和方向来计算在与上述主线圈的绕线方向垂直的方向上的气隙偏心量和偏心方向的工序；将由上述辅助线圈在气隙中感应引起的磁通的大小设定得比由上述主线圈在气隙中感应引起的磁通的大小大的工序；在与上述辅助线圈的绕线方向垂直的半径方向上检测振动的工序；根据所得到的振动的大小和方向来计算在与上述辅助线圈的绕线方向垂直的方向上的气隙偏心量和偏心方向的工序；以及根据在上述中所得到的气隙偏心量和偏心方向的结果来判定气隙是否合格的工序。
7.如权利要求6中所述的单相感应机的气隙偏心检查方法，其特征在于，具备在使流过上述主线圈和辅助线圈的交流电流产生相位差、并流过交流电流、使上述转子以小于等于交流电流的周期的2/3的旋转周期旋转的工序中，具备使流过上述主线圈或辅助线圈的交流电流的频率变化的工序。
8.如权利要求6中所述的单相感应机的气隙偏心检查方法，其特征在于，具备在气隙偏心方向的计算工序中，比较振动的正分量和负分量的各自的振幅的平均值来求出。
9.如权利要求6中所述的单相感应机的气隙偏心检查方法，其特征在于，具备在根据气隙偏心量和偏心方向的结果来判定气隙是否合格的工序中，通过计算上述主轴的一次旋转中的气隙偏心量的偏差来判定气隙是否合格。
全文摘要
通过测定转子旋转中的气隙偏心量和偏心方向，可准确地进行气隙是否合格的判定。构成可调整流过上述主线圈或辅助线圈的交流电流并用由主线圈在气隙中感应引起的磁通比由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通大的旋转磁场或由辅助线圈在气隙中感应引起的磁通比由主线圈在气隙中感应引起的磁通大的旋转磁场使转子以比该交流电流的周期小的旋转周期进行旋转的驱动电路，在与气隙中感应引起的磁通比另一方大的线圈的绕线方向垂直的方向上安装振动检测传感器，通过检测在旋转驱动中所得到的振动的振动波形的振幅或形状，可计算根据转子的相位而变化的上述气隙偏心量和气隙偏心方向。
文档编号G01R31/34GK1905330SQ200510137708
公开日2007年1月31日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年7月28日
发明者国分忍, 岩崎俊明, 浮冈元一 申请人:三菱电机株式会社