CN101494410A - 单相感应电动机的气隙偏心检查装置以及气隙修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单相感应电动机的气隙偏心检查装置以及气隙修正方法，即使存在每个单相感应电动机的偏差和干扰也无需设置噪声滤波器等噪声去除单元，而可以高精度地检查气隙的偏心状态。设置有：电流计(121a、121b)，测量流过主绕组(110)以及辅助绕组(111)的电流的电流波形；以及加速度拾取器(122a、122b)，在对主绕组(110)以及辅助绕组(111)施加了交流电压时，测量在转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向上的单相感应电动机的振动的振动波形，利用所测量出的振动波形的振幅计算出气隙(101)的偏心量，并且利用所测量出的振动波形与电流波形的相位差的时间变化计算出偏心方向，根据如此计算出的偏心量以及偏心方向来判定气隙(101)是否良好。

Description

单相感应电动机的气隙偏心检查装置以及气隙修正方法

技术领域

本发明涉及单相感应电动机的气隙(air gap)偏心检查装置以及气隙修正方法。

背景技术

以往，有对单相感应电动机进行通电并测量在转子不旋转的限制状态(还称为锁定状态)下发生的振动，由此推定单相感应电动机的气隙的偏心状态的方法。例如对单相感应电动机的主绕组或辅助绕组的某一方施加比额定电压低的电压而设成锁定状态，根据所施加的电压的波形和在锁定状态下发生的振动波形检测转子与定子的间隙的状态。

如果对主绕组或辅助绕组施加电压，则流过电流而发生磁通，磁吸引力作用于转子。在磁通成为最大时磁吸引力也成为最大，转子向气隙窄的一方移动。例如在磁通波形比电压波形延迟1/4波长的情况下，在电压波形成为零时振动波形取极大值或极小值，且从其符号与气隙偏心方向一致可以判定气隙的偏心方向。另外可以利用振动波形的振幅的大小来推定气隙偏心状态的大小，由此检测气隙的偏心方向和偏心的大小(参照专利文献1)。

另外，对电动机进行通电，并根据在起动时的开始旋转之前的锁定状态下发生的振动波形来判定转子的气隙偏心的量和方向。由于在锁定状态下发生的振动波形的上升沿的符号与气隙的偏心方向一致，所以根据振动波形的上升沿的符号来判定气隙的偏心方向。另外可以根据振动波形的振幅的最大值来推定气隙的偏心的大小，由此检测气隙的偏心方向和偏心的大小(参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开昭60-152262号公报(第1页第4～11行、第2页第32行～第56行、图8)

专利文献2：日本特开平06-284655号公报(第2页第2～11行、第2页第70～76行、第4页第1～第93行、图6)

发明内容

以往的单相感应电动机的气隙偏心检查装置如上述那样构成，在上述专利文献1中，在根据对电动机施加的电压波形和所测量出的振动波形来判定气隙的偏心方向的情况下，当检测出电压波形的相位与振动波形的相位的偏移(在上述例子中偏移了1/4波长)，而根据振动波形的极值的符号来判定气隙的偏心方向时，在实际的产品中在每个电动机的电压波形与振动波形的相位偏移中存在偏差，并且在针对电动机测量的电流波形与振动波形中，在每个电流周期也在相位偏移中产生偏差，因此存在气隙的偏心方向的判断中有可能产生误差这样的问题点。

另外在上述专利文献2中，在根据所测量出的振动波形的上升沿来判定气隙的偏心方向的情况下，由于混入有噪声而难以判断振动波形的上升的点，即使使用带通滤波器等来选择频率，在设定用于判定气隙的偏心方向的参数时，也需要较大的工作量，所以存在难以设定成可以针对每个不同机种判定气隙的偏心方向这样的问题点。

在实际的产品中，根据部件的加工精度和组装精度，有时随着主轴旋转而气隙的偏心状态发生变化。例如有时相对作为旋转中心的主轴被热套固定的转子的中心轴产生偏心、或者主轴弯曲，在这样的情况下随着主轴旋转而转子的相位发生变化，从而气隙的偏心状态也变化。

在这样的情况下，如果通过如现有技术那样地在转子不旋转的锁定状态下测量振动，而推定气隙的偏心量和偏心方向，则由于未考虑由转子的相位引起的气隙偏心状态变化，所以有时在气隙是否良好判定中产生误差。

本发明是为了解决上述那样的问题点而完成的，其目的在于提供一种单相感应电动机的气隙偏心检查装置以及气隙修正方法，可以高精度地测定气隙的偏心状态(偏心量以及方向)，同时可以利用所得到的偏心测量结果而可靠地判定气隙是否良好，进而根据气隙偏心状态的数据来修正气隙。

本发明的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，对单相感应电动机的气隙的偏心进行检查，该单相感应电动机包括：转子，与主轴一起旋转；以及定子，被配置成具备主绕组和辅助绕组且在与转子之间具有气隙，其中，该气隙偏心检查装置设置有：对主绕组以及辅助绕组施加交流电压的单元；电流测量单元，测量流过主绕组以及辅助绕组的电流的电流波形；振动测量单元，在对主绕组以及辅助绕组施加了交流电压时，测量在转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向的单相感应电动机的振动的振动波形；以及利用振动波形的振幅计算出气隙的偏心量，并且利用振动波形与电流波形的相位差的时间变化来计算出气隙的偏心方向，根据所计算出的气隙的偏心量以及偏心方向判定气隙是否良好的单元。

本发明的单相感应电动机的气隙修正方法，该单相感应电动机包括：转子，与主轴一起旋转；以及定子，被配置成具备主绕组和辅助绕组且在与转子之间具有气隙，其中，该气隙修正方法的特征在于，对主绕组以及辅助绕组施加交流电压，测量流过主绕组以及辅助绕组的电流的电流波形，并且在对主绕组以及辅助绕组施加了交流电压时，测量在转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向的单相感应电动机的振动的振动波形，利用所测量出的振动波形的振幅计算出气隙的偏心量，并且利用振动波形与电流波形的相位差的时间变化来计算出气隙的偏心方向，根据所计算出的气隙的偏心量以及偏心方向判定气隙是否良好，根据该判定结果使固定有定子的壳体变形，从而修正气隙的偏心。

根据本发明的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，对单相感应电动机的气隙的偏心进行检查，该单相感应电动机包括：转子，与主轴一起旋转；以及定子，被配置成具备主绕组和辅助绕组且在与转子之间具有气隙，其中，该气隙偏心检查装置包括：电流测量单元，测量流过主绕组以及辅助绕组的电流的电流波形；振动测量单元，在对主绕组以及辅助绕组施加了交流电压时，测量在转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向的单相感应电动机的振动的振动波形；以及利用由振动测量单元测量出的振动波形的振幅计算出气隙的偏心量，并且利用振动波形与电流波形的相位差的时间变化来计算出气隙的偏心方向，根据所计算出的气隙的偏心量以及偏心方向判定气隙是否良好的单元，所以不会受到每个单相感应电动机的偏差和干扰的影响，而可以正确地判定气隙偏心方向以及偏心量。

根据本发明的单相感应电动机的气隙修正方法，该单相感应电动机包括：转子，与主轴一起旋转；以及定子，被配置成具备主绕组和辅助绕组且在与转子之间具有气隙，其中，该气隙修正方法的特征在于，对主绕组以及辅助绕组施加交流电压，测量流过主绕组以及辅助绕组的电流的电流波形，并且在对主绕组以及辅助绕组施加了交流电压时，测量在转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向的单相感应电动机的振动的振动波形，利用振动波形的振幅计算出气隙的偏心量，并且利用振动波形与电流波形的相位差的时间变化来计算出气隙的偏心方向，根据所计算出的气隙的偏心量以及偏心方向判定气隙是否良好，根据该判定结果使固定有定子的壳体变形，从而修正气隙的偏心，所以可以容易且正确地修正气隙的偏心。

附图说明

图1是示出在内部具有本发明的实施方式1的单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100的纵向剖面图。

图2是图1中的A-A线横向剖面图。

图3是示出将内藏单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100设为被测量体的单相感应电动机的气隙偏心检查装置的剖面图。

图4是图3中的B-B线横向剖面图。

图5是示出气隙检查方法的流程图。

图6是示出气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图7是示出气隙检查方法的流程图。

图8是示出所测量出的电流波形与振动波形的例子的曲线图。

图9是放大示出图8中的电流半波长部分的曲线图。

图10是示出电流波形与振动波形的极值的偏移时间差、和所偏移的极值的数量的分布的曲线图。

图11是示出气隙检查方法的流程图。

图12是示出气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图13是示出气隙检查方法的流程图。

图14是示出电流波形与振动波形的典型例子的曲线图。

图15是示出本发明实施方式2的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图16是示出本发明实施方式2的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图17是示出本发明实施方式3的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图18是示出本发明实施方式3的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图19是示出本发明实施方式4的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图20是示出本发明实施方式4的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。

图21是示出用于二维地表示本发明实施方式5的气隙偏心状态的uv坐标系的剖面图。

图22是示出用于修正气隙偏心状态的方法的剖面图。

标号说明

101气隙

102转子

103定子

104壳体

105主轴

110主绕组

111辅助绕组

121a、121b电流计

122a、122b加速度拾取器

134电压调整器

153频率调整器

具体实施方式

实施方式1

以下根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是示出在内部具有单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100的纵向剖面图。图2是图1中的A-A线横向剖面图。单相感应电动机主要由转子102和定子103构成。在转子102与定子103之间存在作为圆筒状的空间的气隙101。

定子103被热套固定在作为压力容器的壳体104。转子102与主轴105通过热套而被固定成一体。由设置在机座106、缸盖107内的滑动轴承(未图示)支撑主轴105。机座106、缸盖107通过螺栓(未图示)被固定于缸108，108在3个点的焊接点109(在图1中仅图示出1个点)被焊接固定于壳体104。

定子103的绕组由被称为主绕组110和辅助绕组111的2种绕组构成。从设置在压缩机外部的交流电源(未图示)经由焊接固定于壳体104上的端子112向定子103供给电力。在壳体104上通过钎焊固定有作为压缩前的气体的吸入口的***(muffler)114以及向外部排出压缩的气体的吐出管113，压缩前的气体如果从***114被吸入，则在缸108内被压缩，而从机座106被吐出到壳体104内之后，通过吐出管113被吐出到旋转式压缩机100之外。

图3是示出将内藏单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100设为被测量体的单相感应电动机的气隙偏心检查装置的剖面图。图4是图3中的B-B线横向剖面图。

通过将连接端子120连接到旋转式压缩机100的端子112，可以从交流电源(未图示)向旋转式压缩机100内的单相感应电动机施加交流电压。在对主绕组110进行通电的导线上安装有电流计121a，同时在对辅助绕组111进行通电的导线上安装有电流计121b。

使用加速度拾取器122a、122b测量在对单相感应电动机进行通电时发生的振动。如图4所示，由加速度拾取器122a测量当对主绕组110通电了交流电压时在转子102中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向(一般是辅助绕组所处的方向，所以以下记述成辅助绕组方向)上产生的振动，由加速度拾取器122b测量当对辅助绕组111通电了交流电压时在转子102中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向(一般是主绕组所处的方向，所以以下记述成主绕组方向)上产生的振动。

加速度拾取器122a、122b通过加速度拾取器缸123可以分别沿着旋转式压缩机100的半径方向移动，在振动测量时经由拾取器除振材料124被按压到旋转式压缩机100，而测量在对旋转式压缩机100通电时产生的壳体104的振动。在将加速度拾取器122a、122b按压到旋转式压缩机100时通过夹紧卡爪125固定旋转式压缩机100，以使旋转式压缩机100不做横向转动。

夹紧卡爪125经由夹紧除振材料126通过夹紧缸127的推力，可以从横向保持旋转式压缩机100。旋转式压缩机100被配置于工件除振材料128上。在测量单元基板129的下方配置有防振件130，防止来自外部的振动传播到测量部。

由放大器131对所测量出的振动的电信号进行放大。由电流计121a、121b测量出的电流的电信号和被放大后的振动的信号通过A/D板(未图示)被记录到计算机132内。计算机132根据所记录的电流波形和振动波形计算出气隙偏心方向和气隙偏心量，由计算机的显示器133显示所计算出的结果。

可以利用电压调整器134调整对主绕组110和辅助绕组111施加的交流电压。即在主轴承上涂敷有油，并且主轴105高速旋转的情况下，有时在主轴承上发生油膜反作用力，而在测量的振动中发生误差，但通过利用电压调整器134调整对主绕组110和辅助绕组111施加的交流电压，可以使转子102的转速成为低速，而防止发生这样的误差。另外利用电阻器135以及电容器136调整流过单相感应电动机的交流电流的大小。上述的电气设备类被固定于架台137上。

由交流电源(未图示)经由连接端子120和端子112，向旋转式压缩机100施加交流电压，分别利用电流计121a和电流计121b测量流过主绕组100的电流和流过辅助绕组111的电流，同时利用加速度拾取器122a和加速度拾取器122b测量在旋转式压缩机100中产生的振动。

由计算机132计算出所测量出的电流波形与振动波形的相位差的时间变化，根据所计算出的相位差的时间变化推定出气隙偏心方向，并且根据所测量出的振动波形的大小推定出气隙偏心量。针对辅助绕组方向和主绕组方向分别进行测量，根据从测量结果推定出的关于辅助绕组方向的气隙偏心方向和气隙偏心量、以及关于主绕组方向的气隙偏心方向和气隙偏心量来判定气隙偏心状态是否良好。

接下来，使用图5的流程图对气隙偏心状态的检查单元的细节进行说明。首先将旋转式压缩机100设置于工件除振材料128上(步骤ST 500)。接下来利用夹紧缸127使夹紧卡爪125前进，而固定旋转式压缩机100(步骤ST 501)。接下来将连接端子120连接到端子112(步骤ST 502)。接下来利用加速度拾取器缸123使加速度拾取器122a、122b前进，而按压到旋转式压缩机100(步骤ST 503)。

接下来切换驱动电路，将通过使电流流过主绕组110而发生的磁通设成大于通过使电流流过辅助绕组111而发生的磁通(步骤ST504)。图6是示出气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。将主绕组开关144连接到接点143侧(步骤ST 504-1)。

然后通过将辅助绕组开关145连接到接点146侧，而相对辅助绕组111串联连接辅助绕组电阻器148和辅助绕组电容器149(步骤ST504-2)。由此调整流过各个绕组的电流以增大流过主绕组110的电流，并减小流过辅助绕组111的电流，将当通电时在气隙101中由主绕组110发生的磁通的大小设成大于由辅助绕组111发生的磁通的大小。

接下来利用电压调整器134将交流电源150的电压调整成特定的电压(步骤ST 504-3)。接下来对单相感应电动机施加交流电压，开始测量流过主绕组110的电流和辅助绕组方向的振动(步骤ST505)。利用电流计121a测量流过主绕组110的电流波形。另外利用加速度拾取器122a测量辅助绕组方向的振动波形(步骤ST 506)。

如果经过了规定的测量时间，则结束测量，同时还结束通电(步骤ST 507)。将所测量出的电流波形经由A/D板(未图示)读入并记录到计算机132。另外利用放大器131对所测量出的振动波形进行放大，经由A/D板(未图示)读入并记录到计算机132(步骤ST 508)。

由计算机132利用流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，计算出辅助绕组方向的气隙的偏心方向和偏心量(步骤ST509)。图7是用于示出该计算方法的流程图。图8是示出所测量出的电流波形和振动波形的例子的曲线图。

作为计算电流波形和振动波形的相位差的时间变化的方法，在图7的流程中，采用针对每个电流波形的半波长计算电流波形成为极值(峰或谷)的时刻与振动波形成为极大值(峰)或极小值(谷)的时刻之差，用频数分布来表示所计算出的时刻之差的方法。以下进行详细说明。将电流波形成为极值的时刻设为t_n-1、t_n，将振动波形成为极大值的时刻设为t1_m-2～t1_m+2，将振动波形成为极小值的时刻设为t2_m-2～t2_m+2。图9是放大示出图8中的电流半波长部分的曲线图。将电流波形成为极值的时刻t_n与振动波形成为极大值t1_m、t1_m+1的时刻之差设为p1_n，m、p1_n，m+1。另外将电流波形成为极值的时刻t_n与振动波形成为极小值的t2_m、t2_m+1的时刻之差设为p2_n，m、p2_n，m+1。

在图7中，首先根据流过主绕组110的电流波形，计算电流波形成为极值(峰、谷)的时刻t_i(i＝0，1，...，n，...)(步骤ST 600)。接下来根据辅助绕组方向的振动波形，计算振动波形成为极大值(峰)的时刻t1_j(j＝0，1，...，m，...)(步骤ST 601)。接下来根据流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，针对每个电流波形半周期，计算电流半波长期间中的振动的极大值与电流的极值的时刻之差p1_i，j＝t1_j-t_i(步骤ST 602)。

接下来根据流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，针对每个时间p计算成为p＝p1_i，j(i、j＝0，1，...)的极大值的个数k1(p)(步骤ST 603)。图10是示出电流波形与振动波形的极值的偏移时间差、和所偏移的极值的数量的分布的曲线。横轴是所偏移的时间p，纵轴是与该偏移的时间对应的极大值的个数k1(p)、或者后述的极小值的个数k2(p)。

在图10中，针对流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，对时间p中的特定范围Δp计算k1(Δp)之和h1＝∑k1(Δp)(步骤ST 604)。在后面叙述关于特定的范围Δp的具体的确定方法。接下来如图8所示，从辅助绕组方向的振动的波形，计算振动波形成为极小值(谷)的时刻t2_j(j＝0，1，...，m，...)(步骤ST 605)。接下来根据流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，针对每个电流波形半周期，计算电流半波长期间中的振动的极小值和电流的极值的时刻之差p2_i，j＝t2_j-t_i(步骤ST 606)。

接下来，根据流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，针对每个时间p计算成为p＝p2_i，j(i、j＝0，1，...)的极小值的个数k2(p)(步骤ST 607)。在图10中，针对流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，对时间p中的特定范围Δp计算k2(Δp)之和h2＝∑k2(Δp)(步骤ST 608)。

接下来，通过针对流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，对时刻之差处于特定的范围Δp的极大值的个数h1与极小值的个数h2进行比较，而判定气隙101的偏心方向(步骤ST 609)。即在h1＞h2的情况下，判定为气隙101向加速度拾取器122a的+侧的方向偏心。

另外在h1＜h2的情况下，判定为气隙101向加速度拾取器122a的-侧的方向偏心。此处所称的加速度拾取器122a+侧以及-侧是指，将振动波形的符号成为正的振动的方向称为+侧，将振动波形的符号成为负的振动的方向称为-侧。

最后根据辅助绕组方向的振动的大小计算出气隙101的偏心量(步骤ST 610)。此处振动的大小可以利用振动波形的有效值来求出，或者也可以利用振动波形的正向的振动和负向的振动中的振动的绝对值大的方向的振动的绝对值的平均值来求出。进而也可以利用正向的振动的强度的绝对值和负向的振动的强度的绝对值的平均值之间的平均值来求出。

以上，说明了由主绕组110发生的磁通大于由辅助绕组111发生的磁通的情况，但在以下根据图11的流程图对由辅助绕组111发生的磁通更大的情况进行说明。切换驱动电路，将通过使电流流过辅助绕组111而发生的磁通设成大于通过使电流流过主绕组110而发送的磁通(步骤ST 700)。

图12是示出气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图，通过将主绕组开关144连接到接点142侧，相对主绕组110串联连接主绕组电阻器141和主绕组电容器140(步骤ST 700-1)。然后将辅助绕组开关145连接到接点147侧(步骤ST 700-2)。由此调整流过各个绕组的电流以减小流过主绕组110的电流，而增大流过辅助绕组111的电流，将当通电时在气隙101中由辅助绕组111发生的磁通的大小设成大于由主绕组110发生的磁通的大小。

接下来，利用电压调整器134将交流电源150的电压调整成特定的电压(步骤ST 700-3)。接下来对单相感应电动机施加交流电压，开始测量流过辅助绕组111的电流和主绕组方向的振动(步骤ST701)。利用电流计121b测量流过辅助绕组111的电流波形。另外利用加速度拾取器122b测量主绕组方向的振动波形(步骤ST 702)。

如果经过了规定的测量时间，则结束测量，同时还结束通电(步骤ST 703)。将所测量出的电流波形经由A/D板(未图示)读入并记录到计算机132。另外利用放大器131对所测量出的振动波形进行放大，经由A/D板(未图示)读入并记录到计算机132(步骤ST 704)。由计算机132利用流过辅助绕组111的电流波形和辅助绕组方向的振动波形，计算主绕组方向的气隙的偏心方向和偏心量(步骤ST 705)。图13是用于示出该计算方法的流程图。

在图13中，首先根据流过辅助绕组111的电流波形，计算出电流波形成为极值(峰、谷)的时刻t’_i(i＝0，1，...，n，...)(步骤ST 800)。接下来根据主绕组方向的振动波形，计算出振动波形成为极大值(峰)的时刻t1’_j(j＝0，1，...，m，...)(步骤ST＝801)。接下来根据流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，针对每个电流波形半周期，计算电流半波长期间中的振动的极大值与电流的极值的时刻之差p1’_i，j＝t1’_j-t’_i(步骤ST 802)。

接下来，根据流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，针对每个时间p计算出成为p＝p1’_i，j(i、j＝0，1，...)的极大值的个数k1’(p)(步骤ST 803)。接下来，针对流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，对时间p中的特定范围Δp计算出k1’(Δp)之和h1’＝∑k1’(Δp)(步骤ST 804)。接下来，根据主绕组方向的振动的波形，计算振动波形成为极小值(谷)的时刻t2’_j(j＝0，1，...，m，...)(步骤ST 805)。

接下来，根据流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，针对每个电流波形半周期，计算电流半波长期间中的振动的极小值和电流的极值的时刻之差p2’_i，j＝t2’_j-t’_i(步骤ST 806)。接下来，根据流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，针对每个时间p计算成为p＝p2’_i，j(i、j＝0，1，...)的极小值的个数k2’(p)(步骤ST 807)。针对流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，对时间p中的特定范围Δp计算出k2’(Δp)之和h2’＝∑k2’(Δp)(步骤ST 808)。

接下来，通过针对流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形，对时刻之差处于特定的范围Δp的极大值的个数h1’与极小值的个数h2’进行比较，而判定气隙101的偏心方向(步骤ST 809)。即在h1’＞h2’的情况下，判定为气隙101向加速度拾取器122b的+侧的方向偏心。另外在h1’＜h2’的情况下，判定为气隙101向加速度拾取器122b的-侧的方向偏心。

然后，根据主绕组方向的振动的大小计算气隙101的偏心量(步骤ST 810)。再次返回到图11的流程图，利用根据流过主绕组110的电流波形和辅助绕组方向的振动波形推定出的气隙偏心状态、和根据流过辅助绕组111的电流波形和主绕组方向的振动波形推定出的气隙偏心状态，判定气隙101是否良好，在计算机的显示器133上显示其结果(步骤ST 706)。另外在后面叙述该是否良好的判定方法。

然后，利用加速度拾取器缸123使加速度拾取器122a、122b后退(步骤ST 707)。接下来将连接端子120从端子112拆卸(步骤ST 708)。接下来利用夹紧缸127使夹紧卡爪120后退(步骤ST 709)。最后从工件除振材料128上拆下旋转式压缩机100(步骤ST 710)。

此处，辅助绕组电阻器148的大小、辅助绕组电容器149的电容、主绕组电阻器141的大小、主绕组电容器140的电容以及利用电压调整器134调整的电压的大小是被调整成可以使转子102以对各绕组施加的交流电压的频率的2/3以下的旋转周期旋转的电阻的大小、电容器电容以及电压的大小，存在各种值的组合。

在调整电容器电容以及电压的大小以使转子的转速变大的情况下，对转子作用的不平衡磁吸引力变大，振动时的转子的反作用变大。在这样的情况的振动波形中，难以判断是由不平衡磁吸引力引起的振动，还是由反作用引起的振动。另一方面，在调整电容器电容以及电压的大小以使转子的转速变小的情况下，对转子作用的不平衡磁吸引力变小，振动时的转子的反作用也变小，所以由不平衡磁吸引力引起的振动变得明确，易于判定气隙的偏心方向。另外转子的转速越小，不平衡磁吸引力成为最大的时刻中的转子的相位分别不同，可以高精度地测量由转子的相位而变化的气隙偏心状态。特别在调整电容器电容以及电压以使转子以对各绕组施加的交流电压的频率的2/3以下的旋转周期旋转的情况下，如图14所示发生所施加的电压频率的2倍频率的振动，所以在转子旋转1周的期间不平衡磁吸引力成为最大的次数为3次以上，可以测量3种以上的不同的转子相位下的振动，即使在转子或定子的部件精度、组装精度恶劣的情况下，也可以可靠地判定气隙偏心状态是否良好。

另外在上述结构中，示出了将电压调整器、电容器、电阻器用作利用各个绕组来调整在气隙101中感应出的磁通的手段的情况，但也可以使用调整绕组的电流的电流调整器。

接下来，对关于特定的范围Δp的具体的确定方法进行说明。特定的范围Δp需要根据对单相感应电动机施加的电源频率来进行设定，例如在所测量的振动波形包括较多的电流频率的2倍频率至6倍频率的频率分量的情况下，时间p选择0秒至电流周期的1/12～1/4左右的范围。

另外有例如使用预先知道气隙偏心方向的单相感应电动机来进行用于设定Δp的实验，制成图10所示的频数分布表而确定特定的范围Δp的设定值的方法。例如在气隙的偏心方向为加速度拾取器122a、122b的+侧的情况下，在所制成的频数分布表中发现成为k1(p)＞k2(p)或者k1’(p)＞k2’(p)的范围，将其定义成Δp，并且例如在气隙的偏心方向为加速度拾取器122a、122b的-侧的情况下，在所制成的频数分布表中发现成为k1(p)＜k2(p)或者k1’(p)＜k2’(p)的范围，将其定义成Δp。

在可以选择多个范围的情况下，优选将时间p设为正且接近0的范围。其原因为，在电流波形成为极值时，不平衡磁吸引力(对转子作用的激振力)成为最大，转子向气隙窄的方向振动，所以气隙向电流波形刚刚成为极值之后的振动波形的极值的符号的方向偏心。在图10中，如上所述将Δp的范围设成时间p为正且接近0的范围。

鉴于上述情况，以下对所测量的振动波形包括较多的电流频率的2倍频率至6倍频率的频率分量时的偏心的测量进行说明。如上所述在所测量的振动波形包括较多的电流频率的2倍频率至6倍频率的频率分量的情况下，作为特定的范围Δp选择至电流周期的1/12～1/4左右的范围。进而在如上所述选择特定的范围Δp时，优选将时间p设为正且接近0的范围，所以如图10所示，选择特定的范围Δp为至电流周期的1/12～1/4左右的范围、且时间p为正且接近0的范围。

然后在该特定的范围Δp中，如上所述计算出k1(Δp)之和h1＝∑k1(Δp)，并计算k2(Δp)之和h2＝∑k2(Δp)，通过对时刻之差处于特定的范围Δp的极大值的个数h1与极小值的个数h2进行比较而判定气隙101的偏心方向。即在h1＞h2的情况下，判定为气隙101向加速度拾取器的+侧的方向偏心。另外在h1＜h2的情况下，判定为气隙101向加速度拾取器的-侧的方向偏心。然后根据振动的大小计算气隙101的偏心量。

针对每个电流波形半周期，电流波形的极值和振动波形的极大值、极小值存在几m秒左右的偏移，该偏移存在偏差。例如如图10所示，预先设定时间p成为Δp的范围，通过对该范围内的极大值的数量之和∑k1(Δp)与极小值的数量之和∑k2(Δp)进行比较，可以判定气隙偏心方向。

例如在气隙101向与主绕组110的绕组方向垂直的方向偏心的情况下，如果电流流过主绕组110而感应出磁通，则不平衡磁吸引力沿着与磁通正交的方向作用，转子102向气隙101窄的方向移动。例如在对单相2极感应电动机施加了交流电压的情况下，磁通伴随电流的绝对值的增加而变大，不平衡磁吸引力也增加。

如果电流的绝对值成为最大(即如果电流波形成为极值)，则不平衡磁吸引力也成为最大，振动波形也向气隙窄的方向取极值。作为电流波形与振动波形之间的关系的典型例子，如图14所示，考虑振动波形成为电流波形的倍频的振动的例子。

但是在实际测量的电流波形的极值的相位和作为电流频率的倍频的振动波形的极大值、极小值的相位中存在相位偏移的情况下，还测量出电流频率的4倍频率和6倍频率这样的高次的振动或干扰，所以所测量的振动波形例如成为图8所示的波形，而难以判定气隙偏心方向。

此处如上所述，通过针对每个电流波形半波长计算出电流波形成为极值的时刻与振动波形成为极大值以及极小值的时刻之差的频数分布，可以明确地掌握电流波形与振动波形的偏移。对于时间的偏移通过如上所述预先设定特定的范围Δp，可以进行气隙偏心方向的正确的判定。

另外在上述说明中，对计算电流波形的时刻t_i、或t’_i的情况进行了说明，但也可以例如代替电流波形成为极值的时刻而计算电流波形成为零的时刻来求t_i、或t’_i。另外在上述说明中，说明了使用对单相感应电动机通电的电流波形和振动波形来推定气隙偏心方向的情况，但例如也可以不测量对单相感应电动机通电的电流波形，而是通过测量对单相感应电动机施加的电压的波形，来求电压波形与振动波形的相位差。

接下来对判定气隙是否良好的单元进行说明。对转子102作用的不平衡磁吸引力是通过磁通的大小和气隙偏心量来确定的，所以通过预先对测量振动的方向分别调查气隙偏心量与振动的大小的关系，可以根据振动的大小推定气隙偏心量。即在通过焊接密封旋转式压缩机100之前的阶段中利用测量计等测量气隙偏心量，并且测量施加了规定的交流电压时的振动的大小，制成表示振动的大小和气隙偏心量的相关关系的数据。

在组装了旋转式压缩机100之后，关于与在对主绕组110流过电流时感应出的磁通垂直的方向、以及与在对辅助绕组111流过了电流时感应出的磁通垂直的方向这2个方向，对分别测量出的振动的大小与预先制成的上述数据进行比较，从而可以推定气隙偏心量，所以根据上述说明的气隙偏心量和气隙偏心方向的计算结果将气隙偏心状态表示成二维坐标系，可以判定气隙是否良好。

通过如上述那样构成，根据本发明在无法直接目视转子102与定子103的位置关系的产品的完成状态下，即使在存在每个单相感应电动机的加工或组装的偏差或干扰的情况下，也无需在驱动电路或测量***中安装噪声滤波器等噪声去除单元，而可以高精度地检查气隙偏心状态。

实施方式2

在本实施方式中，将在测量时流过电流的绕组仅设为主绕组110、和辅助绕组111中的某一方，而检查转子102为锁定状态时的气隙偏心方向和气隙偏心量。包括单相感应电动机的旋转式压缩机100与图1以及图2中示出的部分相同，并且将内藏单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100设为被测量体的单相感应电动机的气隙偏心检查装置的外观也与图3、图4所示的部分相同，但驱动电路不同。

图15、图16是示出本发明的实施方式2的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图，在图中，在用于使电流流过旋转式压缩机100的驱动电路中设置主绕组通电开关151和辅助绕组通电开关152。在图15所示的驱动电路图中，当主绕组开关151为on且辅助绕组开关152为off时，电流仅流过主绕组110。另外在图16所示的驱动电路图中，当主绕组开关151为off且辅助绕组开关152为on时，电流仅流过辅助绕组111。

在本实施方式中，驱动电路的切换与实施方式1的情况不同。即在本实施方式1中，对电动机施加交流电压，而将转子102设为旋转状态，但在本实施方式中，由于仅向主绕组110或辅助绕组111施加交流电压，所以转子102不旋转，而在锁定状态下振动。

在上述实施方式1中的步骤ST 504的驱动电路的切换中，如图6所示，将主绕组开关144的连接目的地设为接点143侧，将辅助绕组开关145的连接目的地设为接点146侧，而对辅助绕组111串联连接辅助绕组电阻器148和辅助绕组电容器149。与其相对在本实施方式中，如图15所示，通过将主绕组通电开关151设为on，并将辅助绕组通电开关152设为off，而使电流仅流过主绕组110。

另外在实施方式1中的步骤ST 700的驱动电路的切换中，如图12所示，将主绕组开关144的连接目的地设为接点142侧，将辅助绕组开关145的连接目的地设为接点147侧，而对主绕组110串联连接主绕组电阻器141和主绕组电容器140。与其相对在本实施方式中，如图16所示，通过将主绕组通电开关151设为off，并将辅助绕组通电开关152设为on，而使电流仅流过辅助绕组111。

通过如上述那样构成，在对单相感应电动机施加交流电压的情况下，转子102不旋转而成为锁定状态，可以根据锁定状态下的振动波形和电流波形推定出气隙偏心方向和偏心量。另外与在上述实施方式1中说明的情况同样地进行推定气隙偏心方向和偏心量的手段。

在本实施方式中，由于在转子102不旋转的锁定状态下进行振动测量，所以例如即使在主轴105与主轴承(未图示)之间没有充分的润滑油的情况下，也不会损伤主轴承(未图示)，而可以测量气隙偏心方向和气隙偏心量。

实施方式3

在本实施方式中，在测量时通过调整所施加的电压的频率，高精度地检查气隙偏心方向和气隙偏心量。包括单相感应电动机的旋转式压缩机100与图1以及图2中示出的部分相同，并且将内藏单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100设为被测量体的单相感应电动机的气隙偏心检查装置的外观也与图3、图4所示的部分相同，但驱动电路不同，在本实施方式中，附加有频率调整器153。

图17、图18是示出本发明的实施方式3的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。在上述实施方式1中的步骤ST 504的驱动电路的切换中，如图6所示，将主绕组开关144的连接目的地设为接点143侧，将辅助绕组开关145的连接目的地设为接点146侧，而对辅助绕组111串联连接辅助绕组电阻器148和辅助绕组电容器149，进而利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

与其相对在本实施方式中，如图17所示，将主绕组开关144的连接目的地设为接点143侧，同时将辅助绕组开关145的连接目的地设为接点146侧，而对辅助绕组111串联连接辅助绕组电阻器148和辅助绕组电容器149。之后，利用频率调整器153将电源频率调整成特定的频率，利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

另外在实施方式1中的步骤ST 700的驱动电路的切换中，如图12所示，将主绕组开关144的连接目的地设为接点142侧，同时将辅助绕组开关145的连接目的地设为接点147侧，而对主绕组110串联连接主绕组电阻器141和主绕组电容器140，之后利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

与其相对在本实施方式中，如图18所示，将主绕组开关144的连接目的地设为接点142侧，并将辅助绕组开关145的连接目的地设为接点147侧，而对主绕组110串联连接主绕组电阻器141和主绕组电容器140，之后利用频率调整器153将电源频率调整成特定的频率，利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

此处，辅助绕组电阻器148的大小、辅助绕组电容器149的电容、主绕组电阻器141的大小、主绕组电容器140的电容、利用频率调整器153调整的电源频率以及利用电压调整器153调整的电压的大小是被调整成可以使转子102以磁通的周期的2/3以下的旋转周期旋转的电阻器的大小、电容器电容、电压的大小以及频率，存在各种值的组合。另外此处将电压调整器、电容器、电阻器用作调整由各个绕组感应出的磁通的手段，但也可以使用调整绕组的电流的电流调整器。

在本实施方式中，在电源频率的整数倍等于单相感应电动机的固有振动数(频率)的情况下，发生共振现象，所测量的振动变大，而难以判定振动的方向，但通过利用频率调整器153调整电源频率，可以避免共振频率来进行测量，可以高精度地判定气隙偏心状态是否良好。

另外在上述实施方式1或3中，在驱动电路中安装有阻抗固定型的电容器以及电阻器，但也可以使用可变型的电容器以及电阻器，在该情况下，可以比较廉价地构成能够应对多机种单相感应电动机的驱动电路。另外在上述实施方式1或3中，示出了将电容器以及电阻器用作对在流过交流电流时发生的由主绕组110感应出的磁通与由辅助绕组111感应出的磁通的大小之比进行调整的手段的例子，但也可以连接电抗来调整各绕组的阻抗。

进而在图3中，示出了使用了作为通过对测量体进行按压而测量振动的类型的加速度拾取器122a、122b的情况，但也可以使用利用磁铁或粘接剂等来安装的类型，在该情况下无需设置用于夹紧壳体104的夹紧机构以及缸体，所以可以廉价地构成检查装置。

另外在图3中，示出了利用放大器131对由加速度拾取器122a、122b测量出的振动进行放大的例子，但也可以通过将加速度拾取器构成为前置放大器内置式，并且另外设置对前置放大器供给电力的功能，而无需在外部设置放大器131。

另外例示出作为检测振动的单元设置了加速度拾取器122a、122b的情况，但例如也可以设置根据移位和位置信息来检测振动的类型的振动检测单元。进而在图3中，作为用于测量电流的电流计，示出了设置了夹紧式的电流计121a、121b的情况，但也可以构成为预先在驱动电路中安装电流计。

实施方式4

在本实施方式中，将在测量时施加电压的绕组仅设为主绕组110、或辅助绕组111而将转子102设为锁定状态，并且利用频率调整器153调整在测量时施加的电压的频率，从而高精度地检查气隙偏心方向和气隙偏心量。

包括单相感应电动机的旋转式压缩机100与图1以及图2中示出的部分相同，并且将内藏单相感应电动机的冷冻·空调机用的旋转式压缩机100设为被测量体的单相感应电动机的气隙偏心检查装置的外观也与图3、图4所示的部分相同，但驱动电路不同，设置有频率调整器153。

图19、图20是示出本发明的实施方式4的气隙偏心检查装置中的驱动电路的电路图。在图中，在用于使电流流过旋转式压缩机100的驱动电路中设置有主绕组通电开关151和辅助绕组通电开关152。在图19所示的驱动电路图中，当主绕组开关151为on且辅助绕组开关152为off时，电流仅流过主绕组110。另外在图20所示的驱动电路图中，当主绕组开关151为off且辅助绕组开关152为on时，电流仅流过辅助绕组111。

以下对于本实施方式中的动作的说明，对与实施方式2的差异点进行说明。在上述实施方式2中，如图15所示，将主绕组通电开关151设为on，同时将辅助绕组通电开关152设为off，而使电流仅流过主绕组110，之后利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

与其相对在本实施方式中，如图19所示，将主绕组通电开关151设为on，同时将辅助绕组通电开关152设为off，而使电流仅流过主绕组110，之后利用频率调整器153将电源频率调整成特定的频率，进而利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

另外在上述实施方式2中，如图16所示，通过将主绕组通电开关151设为off，同时将辅助绕组通电开关152设为on，而使电流仅流过辅助绕组111，之后利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

与其相对在本实施方式中，如图20所示，通过将主绕组通电开关151设为off，同时将辅助绕组通电开并且关152设为on，而使电流仅流过辅助绕组111，之后利用频率调整器153将电源频率调整成特定的频率，进而利用电压调整器134将电压调整成特定的电压。

此处，利用频率调整器153调整的电源频率以及利用电压调整器134调整的电压的大小被调整成电源频率不成为单相感应电动机的固有振动数(频率)的整数倍，并且使由于噪声引起的影响变得微小，存在各种值的组合。另外此处作为调整由各个绕组感应出的磁通的单元，使用了电压调整器134，但也可以使用调整绕组的电流的电流调整器。

在本实施方式中与实施方式2的情况同样地，在转子102不旋转的锁定状态下进行振动测量，所以例如即使在主轴105与主轴承(未图示)之间没有充分的润滑油的情况下，也不会损伤主轴承(未图示)，而可以测量气隙偏心方向和气隙偏心量。

进而在本实施方式中与实施方式3的情况同样地，在电源频率的整数倍等于单相感应电动机的固有振动数(频率)的情况下，发生共振现象，所测量的振动变大，而难以判定振动的方向，但通过利用频率调整器153调整电源频率，可以避免共振频率来进行测量，可以高精度地判定气隙偏心状态是否良好。

实施方式5

在本实施方式中，对在检查了气隙偏心检查装置之后，执行修正的方法进行说明。图21是示出用于二维地表示气隙偏心状态的uv坐标系的剖面图，图22是示出用于修正气隙偏心状态的方法的剖面图。

成为检查对象的包括单相感应电动机的旋转式压缩机100与上述实施方式1中说明的部分相同，并且检查旋转式压缩机100的气隙偏心状态的方法也与实施方式1的情况相同。以下，对根据所检查的结果来修正气隙偏心状态的方法进行详细说明。

旋转式压缩机100由于在产品的完成状态下在密封的容器内部安装有单相感应电动机，所以无法直接通过目视或间隙测量计等手段检查气隙偏心状态。在上述实施方式1中，可以检查这样的状态的单相感应电动机的气隙状态，所检查出的结果可以在图21所示的uv坐标系中表示成向量。

在图21中，将加速度拾取器122a设为u轴，将加速度拾取器122b设为v轴。在上述实施方式1中，通过用u轴上的坐标表示在图5的步骤ST 509中计算出的辅助绕组方向的气隙偏心方向和偏心量的结果，并且用v轴上的坐标表示在图11的步骤ST 705中计算出的主绕组方向的气隙偏心方式和偏心量的结果，可以二维地表示单相感应电动机的气隙变窄的方向。

成为检查的对象的单相感应电动机由于被固定于壳体104的内部，所以通过使壳体104变形而修正单相感应电动机的气隙状态。作为使壳体104变形的方法，例如有对壳体104加热而使其变形的方法，如图22所示，可以利用喷烧器160使壳体104变形。

将旋转式压缩机100设置在具有利用伺服电动机(未图示)使其旋转的旋转机构的旋转台162上，固定喷烧器160的高度以使喷烧器160的火焰161接触到定子103与焊接点109之间。在使喷烧器160点火之后使旋转台162旋转，而对壳体104的周围进行加热。

一般在从外部加热壳体104的情况下，在冷却之后壳体104变形成向所加热的方向成为凹形。定子103被热套固定于壳体104，定子103的中心轴随着壳体104的变形而倾斜，由此气隙偏心状态变化。按照上述气隙偏心状态的检查结果，从气隙窄的方向进行加热，并根据气隙偏心量调整加热量，从而可以修正气隙偏心状态。

在图22中示出了利用喷烧器160进行加热的方法，但壳体104的加热手段不限于喷烧器，例如也可以使用高频加热、激光以及TIG焊接等。在高频加热、激光以及TIG焊接中，由于与喷烧器相比易于控制针对壳体104的加热量，所以可以高精度地修正气隙偏心状态。另外在本实施方式中作为使壳体104变形的手段，说明了进行加热的方向，但例如也可以使用锤子等进行敲击来使壳体104变形。

Claims (7)

1.一种单相感应电动机的气隙偏心检查装置，该单相感应电动机包括：转子，与主轴一起旋转；以及定子，被配置成具备主绕组和辅助绕组且在与上述转子之间具有气隙，其中，该气隙偏心检查装置的特征在于，设置有：对上述主绕组以及辅助绕组施加交流电压的单元；电流测量单元，测量流过上述主绕组以及辅助绕组的电流的电流波形；振动测量单元，在对上述主绕组以及辅助绕组施加了上述交流电压时，测量在上述转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向的单相感应电动机的振动的振动波形；以及判定单元，利用上述振动波形的振幅计算出上述气隙的偏心量，并且利用上述振动波形与上述电流波形的相位差的时间变化来计算上述气隙的偏心方向，根据上述计算出的气隙的偏心量以及偏心方向判定上述气隙是否良好。

2.根据权利要求1所述的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，其特征在于，设置有驱动电路，该驱动电路在对上述主绕组以及辅助绕组施加了交流电压时，在由上述主绕组以及辅助绕组中的一个绕组在气隙中感应出的磁通大于由另一个绕组在气隙中感应出的磁通的状态下，使上述转子旋转。

3.根据权利要求2所述的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，其特征在于，设置有驱动电路，该驱动电路以所施加的交流电压的频率的2/3以下的旋转周期使上述转子旋转。

4.根据权利要求1所述的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，其特征在于，设置有驱动电路，该驱动电路仅对上述主绕组和上述辅助绕组中的一个施加交流电压，并且切换施加上述交流电压的绕组。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，其特征在于，具备用于变更上述交流电压的电压调整机构。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的单相感应电动机的气隙偏心检查装置，其特征在于，具备用于变更上述交流电压的频率的频率变换机构。

7.一种单相感应电动机的气隙修正方法，该单相感应电动机包括：转子，与主轴一起旋转；以及定子，被配置成具备主绕组和辅助绕组且在与上述转子之间具有气隙，其中，该气隙修正方法的特征在于，对上述主绕组以及辅助绕组施加交流电压，测量流过上述主绕组以及辅助绕组的电流的电流波形，并且在对上述主绕组以及辅助绕组施加了上述交流电压时，测量在上述转子中发生的不平衡磁吸引力成为最大的方向的单相感应电动机的振动的振动波形，利用所测量出的上述振动波形的振幅计算上述气隙的偏心量，并且利用所测量出的上述振动波形与所测量出的上述电流波形的相位差的时间变化计算出上述气隙的偏心方向，根据上述计算出的气隙的偏心量以及偏心方向判定上述气隙是否良好，根据该判定结果使固定有上述定子的壳体变形，从而修正上述单相感应电动机的气隙。

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