專利名稱：單相感應機的氣隙偏心檢測裝置和氣隙偏心檢查方法
技術領域：
本發(fā)明涉及單相感應機的氣隙偏心檢測裝置和氣隙偏心檢查方法。
背景技術：
以前，為了檢測單相感應機的氣隙偏心狀態(tài)，例如根據(jù)專利文獻1(特開昭60-152262)或?qū)＠墨I2(特開平6-284655)已知有下述的方法對感應電動機的主線圈或輔助線圈的某一方施加低電壓，不使電動機旋轉(zhuǎn)而成為約束狀態(tài)(也稱為單相鎖定狀態(tài))，從定子的半徑方向檢測在約束狀態(tài)中產(chǎn)生的振動，從所得到的振動波形和施加的電壓波形來計算氣隙偏心狀態(tài)。
一般來說，單相感應電動機如圖23那樣來構成，在定子6中設置了主線圈10(實線)和輔助線圈11(虛線)。例如，如果只對主線圈10(其規(guī)格是100V)施加30-40V的電壓，則在轉(zhuǎn)子5不旋轉(zhuǎn)而停止的狀態(tài)下由主線圈10的電流形成磁通，對轉(zhuǎn)子5作用磁吸引力而發(fā)生電磁振動。上述的專利文獻的內(nèi)容是著眼于上述電磁振動檢測電動機的定子的半徑方向的振動，利用該振動波形與對主線圈10施加的電壓波形的關系來檢測氣隙的偏心方向和大小。
圖24示出了該檢查方法的概略圖，在放置于彈性體(未圖示)上的電動機的機架(未圖示)上安裝加速度拾波器13，經(jīng)未圖示的放大器將其輸出輸入到陰極射線管示波器中，在其上描繪振動波形。另一方面，對電動機施加30-40V的低電壓，將該電壓輸入到上述陰極射線管示波器的另一方的信道中，也同時描繪電壓波形。
例如，在如圖24中所示那樣氣隙3如δ1和δ2那樣大小不同的情況下，利用施加的電壓產(chǎn)生電流而產(chǎn)生磁通，由于磁通為最大時磁吸引力也為最大，故在磁通為最大時轉(zhuǎn)子發(fā)生移動到氣隙小的δ1一側(cè)的動作(參照箭頭)。圖25示出了與上述相反氣隙3的δ2一側(cè)小的情況，同樣地在磁通為最大時在氣隙小的δ2一側(cè)產(chǎn)生動作(參照箭頭)。圖26是示出該工作波形的一例的圖，圖26(a)是圖24的狀態(tài)時的情況，圖26(b)與圖25的狀態(tài)相對應。各自的亻的實線示出電壓波形，虛線示出磁通的波形，與電壓的波形相比，延遲了π/2。此外，口示出了利用磁通產(chǎn)生吸引力并由此發(fā)生的振動波形。
在圖26(a)中，在磁通為最大時(○標記)，振動也為最大(●標記)，此時的電壓波形位于下降的斜坡(□標記)的位置上。另一方面，在圖26(b)中，在磁通為最大時(○標記)，振動為最小(●標記)。如上所述，根據(jù)磁通的最大點＝電壓前進了π/2、處于下降的斜坡時的振動波形是最大還是最小，可判別氣隙的大小的狀態(tài)。此外，利用若振幅D小則振動小這一點，表現(xiàn)了氣隙的偏心小。因而，根據(jù)以上所述，可檢測出氣隙的偏心方向及其大小。
專利文獻1特開昭60-1522專利文獻2特開平6-284655但是，在使用上述那樣的檢查方法進行檢測的情況下，存在下述那樣的問題。在實際的制品中，由于因部件的加工精度或組裝精度的緣故，轉(zhuǎn)子103相對于作為旋轉(zhuǎn)中心的主軸104偏心了或彎曲了，故在主軸104旋轉(zhuǎn)時，在轉(zhuǎn)子103與定子105之間的最小氣隙相位變化。圖27是相對于主軸104的旋轉(zhuǎn)中心偏心地安裝了轉(zhuǎn)子103的情況的氣隙偏心的示意圖，(a)表示了主軸104的相位(轉(zhuǎn)子相位)為0度時的E-E剖面圖，(b)表示了主軸104旋轉(zhuǎn)、主軸104的相位為180度時的F-F剖面圖。
即，在圖27(a)的(口)中在左側(cè)存在最小氣隙相位，而在圖27(b)的(口)中在右側(cè)存在最小氣隙相位。此外，除了上述以外，在定子105相對于主軸104的旋轉(zhuǎn)中心偏心地進行了定位而且主軸104相對于轉(zhuǎn)子103偏心的情況下，存在因主軸104的相位的緣故氣隙偏心量根據(jù)轉(zhuǎn)子103的旋轉(zhuǎn)相位以各種各樣的方式變化的情況。
圖28是定子105相對于主軸104的旋轉(zhuǎn)中心偏心地進行了定位而且轉(zhuǎn)子103相對于主軸104偏心的情況的示意圖，(a)表示了轉(zhuǎn)子103相對于主軸104的偏心方向與定子105的偏心方向一致的情況(0度相位)，(b)表示了主軸104旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子103相對于主軸104的偏心方向與定子105的偏心方向為相反的情況(180度相位)。即，在圖28(a)的(口)中隙偏心量小，而在圖28(b)的(口)中氣隙偏心量大。
再有，圖29表示了轉(zhuǎn)子相對于主軸104彎曲的情況的氣隙偏心的示意圖。
這樣，由于部件的加工精度或組裝精度的緣故，實際的制品的氣隙偏心狀態(tài)根據(jù)在主軸104上被固定的轉(zhuǎn)子103的旋轉(zhuǎn)相位以各種各樣的方式變化。
其結果，在如現(xiàn)有技術那樣施加低電壓、在轉(zhuǎn)子沒有旋轉(zhuǎn)的停止狀態(tài)下通過檢測振動來進行氣隙偏心狀態(tài)的方法中，由于未考慮轉(zhuǎn)子的相位，故在氣隙是否合格的判定中發(fā)生錯誤。
例如，如果用圖28(a)的0度相位來測定偏心量，則即使由于偏心量小而判斷為合格品，但如果用圖28(b)的180度相位來測定偏心量，則由于偏心量比較大，故不能判定為合格品，按照以上所述，發(fā)生了根據(jù)轉(zhuǎn)子103的相位而成為不同的判定結果的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題而進行的，其目的在于提供下述的檢查方法和檢測裝置高精度地測定根據(jù)轉(zhuǎn)子103的相位而變化的氣隙偏心狀態(tài)(偏心量及其方向)，同時從所得到的偏心檢測結果能可靠地進行氣隙是否合格的判定。
在基于本發(fā)明的單相感應機的氣隙偏心檢測裝置中，為了解決上述課題，構成可調(diào)整流過主線圈或輔助線圈的交流電流并用由主線圈在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通大的旋轉(zhuǎn)磁場或由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈在氣隙中感應引起的磁通大的旋轉(zhuǎn)磁場使轉(zhuǎn)子以比該交流電流的周期小的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動電路，安裝檢測與在氣隙中感應引起的磁通比另一方大的線圈的磁通垂直的方向上的振動的振動檢測部件(振動檢測傳感器)，通過檢測在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中所得到的振動的振動波形的振幅或形狀，計算根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的上述氣隙偏心量和氣隙偏心方向。
此外，在基于本發(fā)明的單相感應機的氣隙偏心檢查方法中，為了解決上述課題，使由主線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小比由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小大，使轉(zhuǎn)子以比磁通的周期小的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)，從與主線圈的磁通垂直的方向檢測產(chǎn)生的振動，根據(jù)所得到的振動波形的振幅或形狀來計算根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的主線圈的繞線方向的氣隙偏心狀態(tài)的變化。
此外，同樣地使由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小比由主線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小大，使轉(zhuǎn)子以比磁通的周期小的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)，從與輔助線圈的磁通垂直的方向檢測產(chǎn)生的振動，根據(jù)所得到的振動波形的振幅或形狀來計算根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的與輔助線圈的繞線方向垂直的氣隙偏心狀態(tài)的變化。
由于如上述那樣構成了本發(fā)明，故具有以下的優(yōu)良的效果。即(1)在由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈在氣隙中感應引起的磁通小的條件下使轉(zhuǎn)子以比磁通的周期小的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的與主線圈的的磁通垂直的方向的振動的大小隨與主線圈的繞線方向垂直的方向的氣隙的偏心量而變化。于是，可以通過根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的振動的大小來計算與主線圈的繞線方向垂直的方向的氣隙偏心量和偏心方向。
(2)在由主線圈在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通小的條件下使轉(zhuǎn)子以比磁通的周期小的旋轉(zhuǎn)周期中旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的與輔助線圈的的磁通垂直的方向的振動的大小隨與輔助線圈的的磁通垂直的方向的氣隙的偏心量而變化。于是，可以通過根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的振動的大小來計算與輔助線圈的繞線方向垂直的方向的氣隙偏心量和偏心方向。
(3)由于從用上述方法得到的氣隙偏心計算結果可高精度地計算根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的氣隙偏心狀態(tài)，故能可靠地判定氣隙偏心狀態(tài)是否合格。


圖1是內(nèi)置單相感應機的冷凍、空調(diào)機用的壓縮機的縱方向剖面圖。
圖2是從圖1的箭頭B看的橫方向剖面圖。
圖3是本發(fā)明的氣隙檢測裝置的概略圖。
圖4是從圖3的箭頭A看的橫方向剖面圖。
圖5是示出了關于本發(fā)明的實施形態(tài)1的氣隙檢查方法的流程圖。
圖6是將主線圈磁通設定得大時的單相感應電動機的驅(qū)動電路的示意圖。
圖7是將輔助線圈磁通設定得大時的單相感應電動機的驅(qū)動電路的示意圖。
圖8是主線圈磁通大時的磁通波形圖。
圖9是輔助線圈磁通大時的磁通波形圖。
圖10是示出了線圈電流的周期與振動波形的周期的關系的示意圖。
圖11是示出了主線圈磁通大時的不平衡磁吸引力作用方向的示意圖。
圖12是示出了輔助線圈磁通大時的不平衡磁吸引力作用方向的示意圖。
圖13是在與加速度拾波器的按壓方向相同的方向上存在氣隙小相位的情況的氣隙偏心的概略圖和振動波形的示意圖。
圖14是在與加速度拾波器的按壓方向相反的方向上存在氣隙小相位的情況的氣隙偏心的概略圖和振動波形的示意圖。
圖15是說明了使轉(zhuǎn)子相位變化的情況的振動的大小的偏差的示意圖。
圖16是示出了振動的強度和與磁通正交的方向的氣隙偏心量的關系的示意圖。
圖17是示出了關于本發(fā)明的實施形態(tài)2的氣隙檢查方法的流程圖。
圖18是將本發(fā)明的實施形態(tài)2中的主線圈磁通設定得大時的驅(qū)動電路的示意圖。
圖19是將本發(fā)明的實施形態(tài)2中的輔助線圈磁通設定得大時的驅(qū)動電路的示意圖。
圖20是使轉(zhuǎn)子相位變化的情況的氣隙偏心的概略圖和被檢測的振動波形的示意圖。
圖21是將本發(fā)明的實施形態(tài)4中的主線圈磁通設定得大時的驅(qū)動電路的示意圖。
圖22是將本發(fā)明的實施形態(tài)4中的輔助線圈磁通設定得大時的驅(qū)動電路的示意圖。
圖23是以前例的單相感應機的主要部分概略圖。
圖24是以前例的在與加速度拾波器安裝方向相反的方向上存在偏心的情況的示意圖。
圖25是以前例的在加速度拾波器安裝方向上存在偏心的情況的示意圖。
圖26(a)是圖24的氣隙偏心狀態(tài)時的振動波形、電壓波形、磁通波形的示意圖，(b)是圖25的氣隙偏心狀態(tài)時的振動波形、電壓波形、磁通波形的示意圖。
圖27是轉(zhuǎn)子相對于主軸的旋轉(zhuǎn)中心偏心地被安裝的情況的氣隙偏心的示意圖。
圖28是轉(zhuǎn)子和定子相對于主軸的旋轉(zhuǎn)中心偏心地被安裝的情況的氣隙偏心的示意圖。
圖29是轉(zhuǎn)子彎曲的情況的氣隙偏心的示意圖。
具體實施例方式
實施形態(tài)1.
參照附圖，詳細地說明基于本發(fā)明的單相感應機的氣隙偏心檢查方法和氣隙偏心檢測裝置。
在圖1中示出了內(nèi)置單相感應機的冷凍、空調(diào)機用的壓縮機的縱方向剖面圖作為應用本發(fā)明的制品例。圖2是從圖1的箭頭B看的橫方向剖面圖。
在圖中，103、105是作為單相感應機的主要部件的轉(zhuǎn)子和定子，在轉(zhuǎn)子103與定子105之間的圓筒狀的空間內(nèi)存在氣隙100。用燒嵌的方式將定子105固定在作為壓力容器的殼體102上，利用燒結嵌合將轉(zhuǎn)子103與主軸104固定成一體。利用在機架106、圓柱體頭109內(nèi)內(nèi)置的滑動軸承(未圖示)支撐了主軸104。用螺栓(未圖示)將機架106、圓柱體頭109固定在圓柱體107上，用3個焊接點108(在圖3中只圖示了1點)將圓柱體107焊接固定在殼體102上。
110是在定子105上設置的對圖2中示出的主線圈114和輔助線圈113供給電流的端子，被焊接固定在殼體102上。利用釬焊將作為壓縮前的吸入口的回氣管112和將壓縮的氣體排出到外部的噴出管111固定在殼體102上，從回氣管112吸入了壓縮前的氣體之后在圓柱體107內(nèi)被壓縮，在從機架106噴出到殼體102內(nèi)后，通過噴出管111噴出到殼體102之外。再有，115表示在主軸104的一部分上在軸方向上設置的缺口。
圖3是將上述的內(nèi)置單相感應機的冷凍空調(diào)機用的壓縮機作為被檢測體的氣隙偏心檢測裝置的概略剖面圖。圖4是從圖3的箭頭A看的橫方向剖面圖。圖中，117是經(jīng)端子110對壓縮機內(nèi)的單相感應機通電用的連接端子，118是成為檢測在通電時產(chǎn)生的振動的振動檢測部件的加速度拾波器，如圖4中所示，由在與由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通垂直的方向上設置的第1加速度拾波器118a和在與由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通垂直的方向上設置的第2加速度拾波器118b構成，互相偏移90°來配置。
可利用加速度拾波器前進氣缸120在半徑方向上移動該加速度拾波器118a、118b，在振動檢測時經(jīng)拾波器減振材料119將該加速度拾波器118a、118b按壓到殼體102上，測定在通電時產(chǎn)生的振動。122是防止壓縮機因加速度拾波器前進氣缸120的半徑方向的力而相對于檢測單元基板125發(fā)生橫轉(zhuǎn)用的夾緊爪，利用夾緊氣缸123的推力經(jīng)夾緊減振材料121從橫方向夾持殼體102。在殼體102之下配置了工件減振材料124。在檢測單元基板125之下配置了防振材料126，防止來自外部的振動傳播到檢測部。
128是成為從在通電時產(chǎn)生的振動波形計算氣隙偏心量和偏心方向的計算部件的計算機，116是顯示計算結果的計算機的顯示器，130是對加速度拾波器118的電信號進行放大處理的加速度拾波器放大器，129是將利用加速度拾波器放大器130進行了放大的信號取入到計算機中用的A/D板。127是成為在主線圈114和輔助線圈113中通電的交流電壓的電壓調(diào)整部件的電壓調(diào)整器，131、132是構成調(diào)整通電時產(chǎn)生的、流過主線圈114或輔助線圈113的交流電流的大小用的電流變化部件的一部分的電阻器和電容器。133是固定電裝置類用的架臺。
圖5是示出使用了本裝置的氣隙偏心檢查方法的流程圖。此外，圖6示出了將主線圈磁通設定得大時的單相感應電動機的驅(qū)動電路的示意圖，圖7示出了將輔助線圈磁通設定得大時的單相感應電動機的驅(qū)動電路的示意圖。
以下，按照本流程圖，一邊參照圖1至圖4，一邊說明本實施形態(tài)的單相感應機的氣隙偏心檢查方法的細節(jié)。
在步驟1(以下記為ST1)中，首先將被檢測體放置在工件減振材料124上，在ST2中，使用夾緊氣缸123使左右的夾緊爪122前進，從橫方向夾緊殼體102，夾持工件。
接著，在ST3中使用加速度拾波器氣缸120使加速度拾波器118前進，從與主線圈114的繞線方向垂直的方向(即，與主線圈114產(chǎn)生的磁通垂直的方向，在圖4中為118a)和與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向(即，輔助線圈113產(chǎn)生的磁通垂直的方向，在圖4中為118b)對于殼體102按壓第1加速度拾波器118a、118b。在ST4中連接連接端子117與端子110，同時在圖6中示出的單相感應機的驅(qū)動電路中將主線圈開關138的連接端定為接點B137一側(cè)。
其次，在ST5中，在上述驅(qū)動電路中將輔助線圈開關140的連接端定為接點C141一側(cè)。與輔助線圈113串聯(lián)地連接輔助線圈電阻器142和輔助線圈電容器143。由此調(diào)整流過各自的線圈的電流，使得流過主線圈114的電流變大，流過輔助線圈113的電流變小，使通電時產(chǎn)生的由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大。圖8是示出此時的各自的線圈的磁通波形的圖。圖中，(a)表示主線圈磁通的大小，(b)表示輔助線圈磁通的大小。
在ST6中，利用電壓調(diào)整器127將交流電源139的電壓調(diào)整為特定的電壓。接著，在ST7中，在該狀態(tài)下通電一定的時間，從與主線圈114的繞線方向垂直的方向用第1加速度拾波器118a檢測振動。利用加速度拾波器放大器130放大振動數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D板129取入到計算機128中，被保存在計算機128中。在ST8中，利用計算機128從在ST7中被檢測到的振動波形的形狀求出與主線圈114的繞線方向垂直的方向的氣隙偏心方向和氣隙偏心量。
以上說明了將主線圈磁通設定得大時的檢查流程，其次說明將輔助線圈磁通設定得大時的檢查流程。即，在ST9中，在圖7中示出的驅(qū)動電路中，將主線圈開關138的連接端定為接點A136一側(cè)，與主線圈114串聯(lián)地連接主線圈電阻器135和主線圈電容器134，接著，在ST10中，將輔助線圈開關140的連接端定為接點D144一側(cè)。這樣調(diào)整流過各自的線圈的電流，使通電時產(chǎn)生的由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大。圖9是示出此時的各自的線圈的磁通波形的圖。圖中，(a)表示主線圈磁通的大小，(b)表示輔助線圈磁通的大小。再有，由上述主線圈開關138、主線圈電阻器135和主線圈電容器134構成主線圈用轉(zhuǎn)換電路以及由輔助線圈開關140、輔助線圈電阻器142和輔助線圈電容器143構成的輔助線圈用轉(zhuǎn)換電路構成電流變化部件的一例。
在ST11中，利用電壓調(diào)整器127調(diào)整為特定的電壓。
在ST12中，在該狀態(tài)下通電一定的時間，從與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向用加速度拾波器118b檢測振動。利用加速度拾波器放大器130放大振動數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D板129取入到計算機128中，被保存在計算機128中。在ST13中，利用計算機128從在ST12中被檢測到的振動波形的形狀求出與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向的氣隙偏心方向和氣隙偏心量。
在上述檢查流程后，在ST14中，根據(jù)在ST8、ST13中被檢測到的氣隙(AG)偏心量判定氣隙是否合格，在顯示器116上顯示結果。
接著，在ST15中，使用加速度拾波器氣缸120使加速度拾波器118后退，在 ST16中，使用夾緊氣缸123使夾緊爪122后退。最后，在ST17中，從裝置取下工件。
在此，在ST4、ST5中被連接的輔助線圈電阻器142的大小和輔助線圈電容器143的電容、在ST6中被調(diào)整的電壓的大小、在ST9、ST10中被連接的主線圈電阻器135的大小和主線圈電容器134的電容、在ST11中被調(diào)整的電壓的大小是以轉(zhuǎn)子103以小于等于流過各線圈的交流電流的周期的2/3的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)的方式被調(diào)整的電阻的大小、電容器電容、電壓的大小，存在各種各樣的值的組合。此外，在此使用了電壓調(diào)整器、電容器、電阻器作為調(diào)整由各自的線圈在氣隙中感應引起的磁通的部件，但也可使用調(diào)整線圈的電流的電流調(diào)整器。
在一般與磁通正交的方向的間隙中存在不平衡的情況下，轉(zhuǎn)子103向間隙窄的方向移動。在產(chǎn)生磁通的線圈電流的電源是交流的情況下，例如只要是單相2極感應機，線圈電流的周期與振動電流的周期的關系就如圖10所示那樣。在圖10中，(a)示出了振動電流的波形，(b)示出了線圈電流的波形，由此可知對于振動電流來說，發(fā)生了交流電源的頻率的倍數(shù)的振動。
圖11是表示由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大的情況的磁場的示意圖，在圖中，由于在與主線圈114的繞線方向正交的間隙A～間隙B方向上產(chǎn)生了不平衡，故向間隙窄的間隙A方向作用不平衡磁吸引力(箭頭)，轉(zhuǎn)子103向間隙A方向移動。相反，在間隙B比間隙A窄的情況下，向間隙B方向作用不平衡磁吸引力，轉(zhuǎn)子103向間隙B方向移動(未圖示)。
圖12是表示由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大的情況的狀況的示意圖，在圖中，由于在與輔助線圈113的繞線方向正交的間隙C～間隙D方向上產(chǎn)生了不平衡，故向間隙窄的間隙D方向作用不平衡磁吸引力(箭頭)，轉(zhuǎn)子103向間隙D方向移動。相反，在間隙C比間隙D窄的情況下，下向間隙C方向作用不平衡磁吸引力，轉(zhuǎn)子103向間隙C方向移動(未圖示)。
圖13和圖14是說明利用振動波形的形狀來計算氣隙偏心方向的方法的圖，是示出氣隙偏心方向、加速度拾波器按壓方向(振動檢測方向)和檢測波形的圖。圖13是在與加速度拾波器按壓方向相反的方向上存在氣隙小相位的情況的氣隙偏心的概略圖(a)和振動波形的示意圖(b)，圖14是在與加速度拾波器按壓方向相同的方向上存在氣隙小相位的情況的氣隙偏心的概略圖(a)和振動波形的示意圖(b)。
在如圖13那樣加速度拾波器118的按壓方向與氣隙偏心方向相反的情況下，振動波形成為較大地偏向正方向的波形。因此，如果在振動的1個周期中比較正方向的絕對值與負方向的絕對值，則正方向的絕對值大。
相反，在如圖14那樣加速度拾波器118的按壓方向與氣隙偏心方向相同的情況下，振動波形成為較大地偏向負方向的波形。因此，如果在振動的1個周期中比較正方向的絕對值與負方向的絕對值，則負方向的絕對值大。因而，在上述的ST8或ST13中，在所得到的振動的1個周期中，比較正方向的振動的強度的絕對值與負方向的振動的強度的絕對值，使用絕對值大的方向的符號是氣隙偏心方向(氣隙窄的方向)的性質(zhì)，計算氣隙偏心方向。
關于氣隙偏心量，在由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大的情況的驅(qū)動電路(圖6)和由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大的情況的驅(qū)動電路(圖7)的每一個電路中，通過事先調(diào)查了與各自的繞線方向正交的方向的氣隙偏心量與振動的強度的絕對值的關系，可從振動的強度的絕對值計算氣隙偏心量。
圖15是示出了利用本發(fā)明檢測的振動波形的概略圖。圖16是示出了振動的強度和與線圈(磁通)正交的方向的氣隙偏心量(轉(zhuǎn)子103的對于定子105的芯偏移量)的關系的示意圖。
在此，振動的強度的絕對值可以是正方向的振動、負方向的振動中振動的絕對值大的方向的振動的絕對值的平均值(在圖15中為Favg+)，也可以是正方向的振動的強度的絕對值的平均值(在圖15中為Favg+)與負方向的振動的強度的絕對值的平均值(在圖13中為Favg-)的平均值或振動的有效值。
之所以在ST4至ST6中將由通電時的主線圈114在氣隙中感應引起的磁通定為比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大，是由于在轉(zhuǎn)子103旋轉(zhuǎn)時由于由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通的作用使轉(zhuǎn)子103向與主線圈114的繞線方向垂直的方向的氣隙窄的方向移動的力比由于由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通的作用向與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向的氣隙窄的方向上移動的力大，由此，與主線圈114垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動比與輔助線圈113垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動大。最好的狀態(tài)是，與輔助線圈113垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動的力和與主線圈114垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動的力比較，可以忽略那樣的小的狀態(tài)。其結果，可準確地計算與主線圈114垂直的方向的氣隙偏心量。
同樣，之所以在ST9至ST11中的通電時將由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通定為比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大，是由于在轉(zhuǎn)子103旋轉(zhuǎn)時由于由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通的作用使轉(zhuǎn)子103向與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向的氣隙窄的方向移動的力比由于由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通在與主線圈114的繞線方向垂直的方向的氣隙窄的方向移動的力大，由此，與輔助線圈113垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動比與主線圈114垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動大。最好的狀態(tài)是，與主線圈114垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動的力和與輔助線圈113垂直的方向的轉(zhuǎn)子103的振動的力比較，可以忽略那樣的小的狀態(tài)。其結果，可準確地計算與輔助線圈113垂直的方向的氣隙偏心量。
于是，在上述ST4至ST6、ST9至ST11中由通電時的主線圈114在氣隙中感應引起的磁通與由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通的差越大，就越能得到準確的氣隙偏心計算結果。
在ST4至ST6中或在ST9至ST11中在電壓調(diào)整器127中調(diào)整特定的電源電壓并調(diào)整為使轉(zhuǎn)子103以小于等于磁通的周期(在該情況下等于電源的頻率)的2/3的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)，是因為如圖10中所示那樣轉(zhuǎn)子103的振動以電源頻率的2倍的周期振動，由于在轉(zhuǎn)子103旋轉(zhuǎn)1次的期間內(nèi)產(chǎn)生至少3個周期的振動的緣故，在轉(zhuǎn)子103的每1次的旋轉(zhuǎn)中可計算3個相位的氣隙偏心量和偏心方向。因而，只要與磁通的周期相比是低速的，就能求出準確的氣隙偏心狀態(tài)。
此外，關于在ST14中判定是否合格的方法，有事先在主線圈114的繞線方向、輔助線圈113的繞線方向上分別檢測被定為合格品的氣隙偏心的大小、之后根據(jù)已檢測的主線圈114的繞線方向和輔助線圈113的繞線方向的偏心的大小分別是大還是小來判定是否合格的方法，或根據(jù)事先被定為合格品的單相感應機的主線圈114的繞線方向的偏心矢量和輔助線圈113的繞線方向的偏心矢量的絕對值與已檢測的偏心矢量的絕對值相比是大還是小來判定是否合格的方法。
如上所述，按照本實施形態(tài)，即使在轉(zhuǎn)子103因部件的加工精度或組裝精度相對于主軸104旋轉(zhuǎn)中心偏心了或彎曲的緣故在主軸104旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子103與定子105之間的氣隙變化的情況下，由于可高精度地計算氣隙偏心量和氣隙偏心方向，故也能準確地判定氣隙是否合格。
實施形態(tài)2.
圖17是示出在本發(fā)明的實施形態(tài)2中說明的檢查方法的流程圖。以下，按照本流程說明使用了本裝置的氣隙偏心檢查方法的細節(jié)。與在圖5中已說明的實施形態(tài)1不同的部分是在交流電源139中附加頻率變換器145以便可調(diào)整電源頻率。圖18是示出將主線圈磁通設定得大時的驅(qū)動電路的示意圖，圖19是示出將輔助線圈磁通設定得大時的驅(qū)動電路的示意圖。以下，按照圖17的流程來說明。
ST1將被檢測體放置在工件減振材料124上。
ST2使用夾緊氣缸123使圖中左右的夾緊爪122前進，從橫方向夾緊殼體102，夾持工件。
ST3使用加速度拾波器氣缸120使加速度拾波器118前進，從與主線圈114的繞線方向垂直的方向(在圖4中118a)和與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向(在圖4中118b)對于殼體102按壓加速度拾波器118。
ST4連接連接端子117與端子110，同時在圖18中示出的單相感應機的驅(qū)動電路中將主線圈開關138的連接端定為接點B137一側(cè)。
ST5在圖18中示出的驅(qū)動電路中將輔助線圈開關140的連接端定為接點C141一側(cè)。與輔助線圈113串聯(lián)地連接輔助線圈電阻器142和輔助線圈電容器143，調(diào)整流過各自的線圈的電流，如圖8中所示，使通電時產(chǎn)生的由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大。
ST6-1利用頻率變換器145調(diào)整為特定的電源電壓頻率。
ST6-2利用電壓調(diào)整器127調(diào)整為特定的電壓。
ST7通電，從與主線圈114的繞線方向垂直的方向用加速度拾波器118a檢測振動。利用加速度拾波器放大器130放大振動數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D板129取入到計算機128中，被保存在計算機128中。
ST8利用計算機128從在ST7中被檢測到的振動波形的形狀求出與主線圈114的磁通方向垂直的方向的氣隙偏心方向和氣隙偏心量。
ST9在圖19中示出的驅(qū)動電路中，將主線圈開關138的連接端定為接點A136一側(cè)，與主線圈串聯(lián)地連接主線圈電阻器135和主線圈電容器134，調(diào)整流過各自的線圈的電流，如圖9中所示，使通電時產(chǎn)生的由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大。
ST10在圖19中示出的驅(qū)動電路中，將輔助線圈開關140的連接端定為接點D144一側(cè)。
ST11-1利用頻率變換器145調(diào)整為特定的電源電壓頻率。
ST11-2利用電壓調(diào)整器127調(diào)整為特定的電壓。
ST12通電，從與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向用加速度拾波器118檢測振動。利用加速度拾波器放大器130大振動數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D板129取入到計算機128中，被保存在計算機128中。
ST13利用計算機128從在ST12中被檢測到的振動波形的形狀求出與輔助線圈113的繞線方向垂直的方向的氣隙偏心方向和氣隙偏心量。
ST14根據(jù)在ST8、ST13中被檢測到的氣隙偏心量判定氣隙是否合格，在顯示器116上顯示結果。
ST15使用加速度拾波器氣缸120使加速度拾波器118后退。
ST16使用夾緊氣缸123使夾緊爪122后退。
ST17從裝置取下工件。
在此，在ST4、ST5中被連接的輔助線圈電阻器142的大小和輔助線圈電容器143的電容、在ST6-1中被調(diào)整的電源頻率、在ST6-2中被調(diào)整的電壓的大小、在ST9、ST10中被連接的主線圈電阻器135的大小和主線圈電容器134的電容、在ST11-1中被調(diào)整的電源頻率、在ST11-2中被調(diào)整的電壓的大小是以轉(zhuǎn)子103以小于等于磁通的周期的2/3的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)的方式被調(diào)整的電阻器的大小、電容器電容、電壓的大小，存在各種各樣的值的組合。此外，在此使用了電壓調(diào)整器、電容器、電阻器作為調(diào)整由各自的線圈在氣隙中感應引起的磁通的部件，但也可使用調(diào)整線圈的電流的電流調(diào)整器。
按照該實施形態(tài)2，能以各種各樣的方式使轉(zhuǎn)子103的振動頻率和轉(zhuǎn)子103的旋轉(zhuǎn)周期變化，具有下述那樣的效果。即，如果在主軸承(未圖示)上涂敷了油，主軸104高速地旋轉(zhuǎn)，則在主軸承中發(fā)生油膜反力，這會使檢測振動時產(chǎn)生誤差。此外，在感應機中，轉(zhuǎn)子103的旋轉(zhuǎn)數(shù)隨電源頻率而變化。于是，通過在ST6-1或ST11-1中調(diào)整電源頻率，使主軸104的旋轉(zhuǎn)速度成為較低的速度，具有可將上述油膜反力的影響抑制為最小限度的作用。
此外，在電源頻率的整數(shù)倍等于單相感應機的固有振動數(shù)的情況下，由于共振的緣故，被檢測的振動變大，存在振動的方向的測定變得困難的可能性。通過在ST6-1或ST11-1中調(diào)整電源頻率，具有能構避開共振頻率的作用。
實施形態(tài)3.
以下，使用圖20、圖15說明在本發(fā)明的實施形態(tài)3中說明的檢查方法。圖20(a)(b)是示出使轉(zhuǎn)子相位變化90°的情況的氣隙偏心的概略圖和被檢測的振動波形的示意圖。
在實施形態(tài)1或?qū)嵤┬螒B(tài)2的ST8、13中，示出了由振動的1個周期決定氣隙偏心方向的方法，但如圖20(b)的D剖面所示那樣，氣隙偏心量(間隙H與間隙G的差)小、不可能進行振動波形的檢測，或因外部干擾振動波形的檢測精度下降，不可能進行振動波形的正負的判別，在如圖27所示那樣氣隙最小相位變化的情況下，存在難以在振動的1個周期中計算偏心方向的情況。
因此，通過如圖15所示那樣分離主軸104的一次旋轉(zhuǎn)中的正方向的振動與負方向的振動、比較各自的振動的大小的絕對值的平均，可檢測主軸104的一次旋轉(zhuǎn)中的平均的氣隙偏心方向。
此外，因為圖15的主軸104的一次旋轉(zhuǎn)中的振動的大小的偏差σf由轉(zhuǎn)子103的偏心、轉(zhuǎn)子的加工精度或組裝精度來決定，故可將偏差σf的大小用作制品的是否合格的判定基準。
實施形態(tài)4.
圖21是在實施形態(tài)1中將噪聲濾波器146連接到交流電源139上的情況的驅(qū)動電路。再有，圖21示出了由ST4～6的主線圈114在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大的驅(qū)動條件的電路圖，但在由ST9～11的輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大的驅(qū)動條件的情況下，也在同樣的位置上配置噪聲濾波器。
在電源電壓中包含電源以外的噪聲電壓的情況下，通電時發(fā)生的振動的大小與氣隙偏心量的關系發(fā)生變化，不能進行準確的氣隙偏心量的計算。因此，通過如圖21所示那樣配置噪聲濾波器146，可減少包含了上述噪聲的情況的精度惡化。
圖22是在實施形態(tài)2中將噪聲濾波器146連接到頻率變換器145上的情況的驅(qū)動電路。再有，圖22示出了由ST4～6-2的主線圈114在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通大的驅(qū)動條件的電路圖，但在由ST9～11-2的輔助線圈113在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈114在氣隙中感應引起的磁通大的驅(qū)動條件的情況下，也在同樣的位置上配置噪聲濾波器。
在從頻率變換器輸出的電壓中包含高頻的電壓的情況下，通電時發(fā)生的振動的大小與氣隙偏心量的關系發(fā)生變化，不能進行準確的氣隙偏心量的計算。因此，通過如圖22所示那樣配置噪聲濾波器146，可減少包含了上述高頻電壓的情況的精度惡化。
再有，在上述實施形態(tài)1或2中，在驅(qū)動電路中裝入了阻抗固定型的電容器、電阻器，但也可使用可變型的電容器、電阻器，在該情況下，可比較廉價地構成與多機種的單相感應機對應的驅(qū)動電路。
此外，在調(diào)整交流施加時發(fā)生的主線圈114磁通和輔助線圈113磁通的大小的比的部件中使用了電容器和電阻器，但也可連接電抗來調(diào)整各線圈的阻抗。
再者，在圖1中圖示了在檢測體中測定按壓振動的類型的拾波器，但也可使用由磁鐵或粘接劑等來安裝的類型，在該情況下，由于沒有必要設置夾緊殼體的夾緊機構和氣缸，故可廉價地構成檢測裝置。此外，使用了加速度拾波器作為檢測振動的傳感器，但也可不是檢測加速度的類型，即使是測定速度、位移的類型也沒有關系。
此外，因為通電時發(fā)生的振動的頻率一般是電壓頻率的整數(shù)倍，故在檢測振動的部件中，也可使用內(nèi)置只記錄特定頻率的振動檢測器或帶通濾波器的類型作為加速度拾波器或放大器。在該情況下，由于可隔斷來自裝置外部的振動，故可高精度地檢測因通電而發(fā)生的振動。
權利要求
1.一種單相感應機的氣隙偏心檢測裝置，該單相感應機由與主軸一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和具備主線圈和輔助線圈且配置成與上述轉(zhuǎn)子之間具有氣隙的定子構成，所述氣隙偏心檢測裝置的特征在于，具備驅(qū)動電路，在施加了交流電源時，在上述主線圈和輔助線圈中由一方的線圈在氣隙中感應引起的磁通比由另一方的線圈在氣隙中感應引起的磁通大的狀態(tài)下，使轉(zhuǎn)子以比該磁通的周期小的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)；振動檢測部件，檢測轉(zhuǎn)子在與上述磁通大的線圈的磁通垂直的方向上的振動；以及計算部件，分析由上述振動檢測部件檢測到的振動波形的振幅或形狀，計算根據(jù)上述轉(zhuǎn)子的相位而變化的上述氣隙偏心量和氣隙偏心方向。
2.如權利要求1中所述的單相感應機的氣隙偏心檢測裝置，其特征在于上述驅(qū)動電路具備使流過上述主線圈或輔助線圈的交流電流變化為其中某一方的電流較大的電流變化部件，和使流過上述主線圈和輔助線圈的交流電流發(fā)生相位差并使轉(zhuǎn)子以小于等于磁通的周期的2/3的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)的電壓調(diào)整部件。
3.如權利要求1中所述的單相感應機的氣隙偏心檢測裝置，其特征在于上述驅(qū)動電路具備可變更流過上述主線圈或輔助線圈的交流電流的頻率的頻率變換器。
4.如權利要求1中所述的單相感應機的氣隙偏心檢測裝置，其特征在于上述驅(qū)動電路具備抑制流過上述主線圈或輔助線圈的交流電流的噪聲的噪聲濾波器。
5.一種單相感應機的氣隙偏心檢查方法，該單相感應機由與主軸一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和具備主線圈和輔助線圈且配置成與上述轉(zhuǎn)子之間具有氣隙的定子構成，所述氣隙偏心檢測方法的特征在于調(diào)整流過上述主線圈或輔助線圈的交流電流，用由主線圈在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通大的旋轉(zhuǎn)磁場、或由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈在氣隙中感應引起的磁通大的旋轉(zhuǎn)磁場使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中檢測轉(zhuǎn)子在與在氣隙中感應引起的磁通比另一方大的線圈的磁通垂直的方向上的振動波形的振幅或形狀，可計算根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的上述氣隙偏心量和氣隙偏心方向。
6.如權利要求5中所述的單相感應機的氣隙偏心檢查方法，其特征在于，具備將由上述主線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小設定得比由上述輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小大的工序；設定成使流過上述主線圈和輔助線圈的交流電流產(chǎn)生相位差，并流過交流電流，使轉(zhuǎn)子以小于等于交流電流的周期的2/3的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)的工序；在與上述主線圈的繞線方向垂直的半徑方向上檢測振動的工序；根據(jù)所得到的振動的大小和方向來計算在與上述主線圈的繞線方向垂直的方向上的氣隙偏心量和偏心方向的工序；將由上述輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小設定得比由上述主線圈在氣隙中感應引起的磁通的大小大的工序；在與上述輔助線圈的繞線方向垂直的半徑方向上檢測振動的工序；根據(jù)所得到的振動的大小和方向來計算在與上述輔助線圈的繞線方向垂直的方向上的氣隙偏心量和偏心方向的工序；以及根據(jù)在上述中所得到的氣隙偏心量和偏心方向的結果來判定氣隙是否合格的工序。
7.如權利要求6中所述的單相感應機的氣隙偏心檢查方法，其特征在于，具備在使流過上述主線圈和輔助線圈的交流電流產(chǎn)生相位差、并流過交流電流、使上述轉(zhuǎn)子以小于等于交流電流的周期的2/3的旋轉(zhuǎn)周期旋轉(zhuǎn)的工序中，具備使流過上述主線圈或輔助線圈的交流電流的頻率變化的工序。
8.如權利要求6中所述的單相感應機的氣隙偏心檢查方法，其特征在于，具備在氣隙偏心方向的計算工序中，比較振動的正分量和負分量的各自的振幅的平均值來求出。
9.如權利要求6中所述的單相感應機的氣隙偏心檢查方法，其特征在于，具備在根據(jù)氣隙偏心量和偏心方向的結果來判定氣隙是否合格的工序中，通過計算上述主軸的一次旋轉(zhuǎn)中的氣隙偏心量的偏差來判定氣隙是否合格。
全文摘要
通過測定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中的氣隙偏心量和偏心方向，可準確地進行氣隙是否合格的判定。構成可調(diào)整流過上述主線圈或輔助線圈的交流電流并用由主線圈在氣隙中感應引起的磁通比由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通大的旋轉(zhuǎn)磁場或由輔助線圈在氣隙中感應引起的磁通比由主線圈在氣隙中感應引起的磁通大的旋轉(zhuǎn)磁場使轉(zhuǎn)子以比該交流電流的周期小的旋轉(zhuǎn)周期進行旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動電路，在與氣隙中感應引起的磁通比另一方大的線圈的繞線方向垂直的方向上安裝振動檢測傳感器，通過檢測在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中所得到的振動的振動波形的振幅或形狀，可計算根據(jù)轉(zhuǎn)子的相位而變化的上述氣隙偏心量和氣隙偏心方向。
文檔編號G01R31/34GK1905330SQ200510137708
公開日2007年1月31日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權日2005年7月28日
發(fā)明者國分忍, 巖崎俊明, 浮岡元一 申請人:三菱電機株式會社