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公開番号2025017711
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023120884
出願日2023-07-25
発明の名称振動センサユニット、回転電機、およびポンプ装置
出願人日機装株式会社
代理人個人
主分類G01M 13/045 20190101AFI20250130BHJP(測定;試験)
要約【課題】幅広い温度範囲で使用可能で、振動に起因する故障が生じ難い振動センサユニット、回転電機、およびポンプ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る振動センサユニット5は、円形のコイル状に巻き回される少なくとも1つのコイル部70を備える導線7と、コイル部の内側にコイル部に当接して配置される磁性体材料製の本体部6と、コイル部に定電流を流す電源81と、導線に生じる電圧の交流成分の変化に基づいて、振動を検出する振動検出部822と、を有してなる。回転軸は、円筒状の外周面322を備える。本体部は、コイル部の周方向に沿い、回転軸が挿通可能な環状、または、環状の一部が切り欠かれた形状を有する。回転軸が、コイル部の周方向に回転するように、本体部の内側に配置されたとき、回転軸のうち本体部の内側に配置された部分は導電性または磁性を有する材料で構成されて、本体部の内周面61は、回転軸の外周面と離間して配置される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
回転電機の回転軸の振動を検出する振動センサユニットであって、
円形のコイル状に巻き回される少なくとも１つのコイル部を備える導線と、
前記コイル部の内側に、前記コイル部に当接して配置される磁性体材料製の本体部と、
前記コイル部に定電流を流す電源と、
前記導線に生じる電圧の交流成分の変化に基づいて、前記振動を検出する振動検出部と、
を有してなり、
前記回転軸は、
前記回転軸の回転方向に沿う円筒状の外周面、
を備えて、
前記本体部は、前記コイル部の周方向に沿い、前記回転軸が挿通可能な環状、または、前記環状の一部が切り欠かれた形状を有して、
前記回転軸が、前記コイル部の前記周方向に回転するように、前記本体部の内側に配置されたとき、
前記回転軸のうち、前記本体部の内側に配置された部分は、少なくとも導電性または磁性を有する材料で構成されて、
前記本体部の内周面は、前記回転軸の前記外周面と離間して配置される、
振動センサユニット。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記本体部の前記内周面は、
前記回転軸の半径よりも大きい第１半径を有する第１面と、
前記第１面の曲率中心との距離が前記第１半径よりも小さい、少なくとも１つの第２面と、
を備える、
請求項１に記載の振動センサユニット。
【請求項３】
前記本体部の前記内周面は、
前記コイル部の前記周方向において、異なる位置に配置される複数の前記第２面、
を備える、
請求項２に記載の振動センサユニット。
【請求項４】
前記本体部は、
前記コイル部の径方向において、前記内周面の一部が内方に向けて突出する突出部、
を備えて、
前記第２面は、前記突出部に配置される、
請求項２に記載の振動センサユニット。
【請求項５】
前記回転軸は、
前記回転軸の径方向に平行で、前記回転軸の前記外周面に対して直角な端面、
を備えて、
前記回転軸が、前記コイル部の前記周方向に回転するように、前記本体部の内側に配置されたとき、
前記端面は、前記本体部の内側に配置される、
請求項１に記載の振動センサユニット。
【請求項６】
前記回転軸は、
前記回転軸の径方向において、前記外周面の一部が外方に突出する軸突出部、または、内方に凹む軸凹部、
を備えて、
前記回転軸が、前記コイル部の前記周方向に回転するように、前記本体部の内側に配置されたとき、
前記軸突出部または前記軸凹部は、前記本体部の内側に配置される、
請求項１に記載の振動センサユニット。
【請求項７】
前記電源は、
前記回転軸のうち、前記本体部の内側に配置された部分が磁性体材料製であるとき、前記コイル部に直流の前記定電流を流す直流電源であり、
前記回転軸のうち、前記本体部の内側に配置された部分が導電性を有する非磁性体材料製であるとき、前記コイル部に交流の前記定電流を流す交流電源である、
請求項１に記載の振動センサユニット。
【請求項８】
前記コイル部の両端部の間の電位差に基づいて、前記コイル部の温度を検出する温度検出部、
を有してなる、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動センサユニット。
【請求項９】
前記導線は、
２つの前記コイル部と、
２つの前記コイル部それぞれに接続される中間引出部と、
を備えて、
２つの前記コイル部のうち、一方は、第１金属を主成分として含む第１コイル部であり、
２つの前記コイル部のうち、他方は、前記第１金属とは異なる第２金属を主成分として含む第２コイル部であり、
前記コイル部の前記周方向において、前記第２コイル部は、前記第１コイル部と同じ方向に巻き回されて、前記第１コイル部と連続するように接続点で接続されて、
前記中間引出部は、前記接続点に接続されて、
前記温度検出部は、前記第１コイル部の両端部の電位差と、前記第２コイル部の両端部の電位差と、に基づいて、２つの前記コイル部の温度を検出する、
請求項８に記載の振動センサユニット。
【請求項１０】
前記交流成分を含む信号を取得する取得部と、
前記交流成分の変化に基づいて取得される電圧の変化率が入力されたとき、前記振動の変位量を出力するように機械学習された学習モデルを記憶する記憶部と、
を有してなり、
前記振動検出部は、
前記交流成分の変化を示す信号に基づいて、前記変化率を取得して、
取得された前記変化率を前記学習モデルに入力して、前記変位量を推定する、
請求項１に記載の振動センサユニット。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサユニット、回転電機、およびポンプ装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ポンプ装置が長時間使用されると、ポンプ装置が備えるモータ（回転電機）の回転軸を支持する軸受が摩耗することにより、回転軸が振動して、その振動はポンプ装置の故障の要因となる。そのため、ポンプ装置では、軸受の摩耗状態の監視が必要となる。分解点検が容易なポンプ装置では、定期的なメンテナンスにより軸受の摩耗状態の監視は可能である。しかしながら、分解点検が容易でないポンプ装置（例えば、キャンドモータポンプ、浸漬型のウェットモータポンプ、サブマージドポンプなど）では、自動監視装置や振動センサにより軸受の摩耗状態の監視が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－５３８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された振動センサは、圧電センサであり、回転軸と直交する方向の加速度を検出するように、ポンプ装置の筐体の回転軸と平行する位置に取り付けられている。
【０００５】
ポンプ装置の中には、高温の液体（例えば、油）または極低温の液体（例えば、液化ガス）を送液するポンプ装置がある。このようなポンプ装置では、振動センサだけでなく、信号線およびコネクタまでもが、その特殊な温度環境に曝される。一般的な振動センサでは、特殊な温度環境に耐えられないため、このようなポンプ装置には、専用の振動センサが用いられる。しかしながら、専用の振動センサは高価であり、その温度補償範囲を超える温度環境下では使用できない。また、振動センサの構造上、回転軸の振動を検出するセンシング部自体にも振動が伝達されなければならない。そのため、目的外（回転軸の振動以外）の振動も検出されて誤検出が生じ得ると共に、振動に起因するセンシング部の故障も生じ易い。
【０００６】
本発明は、幅広い温度範囲で使用可能で、振動に起因する故障が生じ難い振動センサユニット、回転電機、およびポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様における振動センサユニットは、回転電機の回転軸の振動を検出する振動センサユニットであって、円形のコイル状に巻き回される少なくとも１つのコイル部を備える導線と、前記コイル部の内側に、前記コイル部に当接して配置される磁性体材料製の本体部と、前記コイル部に定電流を流す電源と、前記導線に生じる電圧の交流成分の変化に基づいて、前記振動を検出する振動検出部と、を有してなり、前記回転軸は、前記回転軸の回転方向に沿う円筒状の外周面、を備えて、前記本体部は、前記コイル部の周方向に沿い、前記回転軸が挿通可能な環状、または、前記環状の一部が切り欠かれた形状を有して、前記回転軸が、前記コイル部の前記周方向に回転するように、前記本体部の内側に配置されたとき、前記回転軸のうち、前記本体部の内側に配置された部分は、少なくとも導電性または磁性を有する材料で構成されて、前記本体部の内周面は、前記回転軸の前記外周面と離間して配置される、振動センサユニットである。
【０００８】
本発明の一実施態様における回転電機は、ロータと、前記ロータを収容して、前記ロータを回転させるステータと、前記ロータと共に回転する回転軸と、前記回転軸を支持する軸受と、前記回転軸の振動を検出する振動センサユニットと、を有してなり、前記振動センサユニットは、円形のコイル状に巻き回されるコイル部を備える導線と、前記コイル部の内側に、前記コイル部に当接して配置される磁性体材料製の本体部と、前記コイル部に定電流を流す電源と、前記導線に生じる電圧の交流成分の変化に基づいて、前記振動を検出する振動検出部と、を備えて、前記本体部は、前記コイル部の周方向に沿い、前記回転軸が挿通可能な環状、または、前記環状の一部が切り欠かれた形状を有して、前記回転軸は、前記コイル部の前記周方向に回転するように、前記本体部の内側に配置されて、前記回転軸の回転方向に沿う円筒状の外周面、を備えて、前記回転軸のうち、前記本体部の内側に配置された部分は、少なくとも導電性または磁性を有する材料で構成されて、前記本体部の内周面は、前記回転軸の前記外周面と離間して配置される、回転電機である。
【０００９】
本発明の一実施態様におけるポンプ装置は、インペラと、前記インペラを回転させる前述の一実施態様に係る回転電機と、を有してなる、ポンプ装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、幅広い温度範囲で使用可能で、振動に起因する故障が生じ難い振動センサユニット、回転電機、およびポンプ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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