JPH0843010A - 軸方向および半径方向の動きを検出するモニタシステム - Google Patents
軸方向および半径方向の動きを検出するモニタシステムInfo
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- JPH0843010A JPH0843010A JP7044680A JP4468095A JPH0843010A JP H0843010 A JPH0843010 A JP H0843010A JP 7044680 A JP7044680 A JP 7044680A JP 4468095 A JP4468095 A JP 4468095A JP H0843010 A JPH0843010 A JP H0843010A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転するロータの位置を1000分の1イン
チのオーダーの精度で検出するシステムであって、ステ
ータおよびロータの筐体に貫通孔を設ける必要のないシ
ステムを提供する。 【構成】 ロータの位置を検出するシステムにおいて、
システムは、ロータの近傍に配置された少なくとも1つ
のインダクタンスセンサと、軸に対するロータの軸方向
の動きの関数として、インダクタンスセンサの出力に変
化を発生する材料と、インダクタンスセンサの出力を分
析する回路とを有する。
チのオーダーの精度で検出するシステムであって、ステ
ータおよびロータの筐体に貫通孔を設ける必要のないシ
ステムを提供する。 【構成】 ロータの位置を検出するシステムにおいて、
システムは、ロータの近傍に配置された少なくとも1つ
のインダクタンスセンサと、軸に対するロータの軸方向
の動きの関数として、インダクタンスセンサの出力に変
化を発生する材料と、インダクタンスセンサの出力を分
析する回路とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発明の名称に示される
ように、軸方向および半径方向の動きを検出するための
システムに関する。より詳しくは、本発明は、回転体の
軸方向および半径方向の動きを、回転速度および方向と
併せて検出する高精度なシステムに関する。
ように、軸方向および半径方向の動きを検出するための
システムに関する。より詳しくは、本発明は、回転体の
軸方向および半径方向の動きを、回転速度および方向と
併せて検出する高精度なシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】多くの種類の装置は、軸を中心として回
転する物体を有する。例えば、モータ、ポンプのような
装置は、回転するシャフトを有する。
転する物体を有する。例えば、モータ、ポンプのような
装置は、回転するシャフトを有する。
【0003】ある具体的な装置としては、キャンドモー
タポンプ(canned motor pump)がある。キャンドモー
タポンプはよく知られているように、ステータおよびロ
ータを有しており、それぞれ別の筐体に封入されてい
る。筐体に封入されている結果、ロータシャフトは簡単
には見えない。そのため、ベアリングの磨耗、シャフト
の動き、シャフトの回転などを検出することは難しい。
しかもキャンドモータポンプは、典型的には、毒性があ
り、かつ/または腐食性のある液体をポンプで送り出す
ために、そのような液体に浸されるように設計されてい
る。キャンドモータポンプは、耐腐食シャフト(coersi
on resistant shaft)を支持するためにスリーブタイプ
のベアリングを使っており、処理液が潤滑剤となる。こ
のような環境においては、スリーブベアリングは、ポン
プで送り出される液体の潤滑度と液体中に含まれる汚染
粒子(particle contaminate)の量とによって決まる速
度で磨耗する。したがって、ポンプを使う者にとって
は、ベアリングの状態を継続的にモニタすることが重要
である。
タポンプ(canned motor pump)がある。キャンドモー
タポンプはよく知られているように、ステータおよびロ
ータを有しており、それぞれ別の筐体に封入されてい
る。筐体に封入されている結果、ロータシャフトは簡単
には見えない。そのため、ベアリングの磨耗、シャフト
の動き、シャフトの回転などを検出することは難しい。
しかもキャンドモータポンプは、典型的には、毒性があ
り、かつ/または腐食性のある液体をポンプで送り出す
ために、そのような液体に浸されるように設計されてい
る。キャンドモータポンプは、耐腐食シャフト(coersi
on resistant shaft)を支持するためにスリーブタイプ
のベアリングを使っており、処理液が潤滑剤となる。こ
のような環境においては、スリーブベアリングは、ポン
プで送り出される液体の潤滑度と液体中に含まれる汚染
粒子(particle contaminate)の量とによって決まる速
度で磨耗する。したがって、ポンプを使う者にとって
は、ベアリングの状態を継続的にモニタすることが重要
である。
【0004】キャンドモータポンプにおいて、回転する
シャフトの物理的な位置を測定するために商業ベースで
用いられる可能性のある方法は、多々存在する。従来技
術によるそのような方法は、光、音、キャパシタンスお
よびうず電流(高周波インダクタンス)を用いるものに
大きく分類できる。
シャフトの物理的な位置を測定するために商業ベースで
用いられる可能性のある方法は、多々存在する。従来技
術によるそのような方法は、光、音、キャパシタンスお
よびうず電流(高周波インダクタンス)を用いるものに
大きく分類できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、次に示す固有の問題があった。例
えば、光学的およびうず電流を用いた測定プローブの場
合は、プローブが、圧力保持筐体(pressure containme
nt can)を貫通していなければならない。さらに、これ
らのタイプのプローブは、非常に過酷な化学的環境、す
なわち処理液に耐えなければならない。キャパシタンス
方式の基本的な制限は、処理液がコンデンサの誘電体に
なるために、処理液の特性が測定の質を決めてしまうこ
とである。音響プローブは、処理液に浸す必要があるこ
とに併せて、ミル(0.001インチ)オーダーの距離
を測定するときには不正確であるため、取りうる選択肢
とはならない。
従来技術においては、次に示す固有の問題があった。例
えば、光学的およびうず電流を用いた測定プローブの場
合は、プローブが、圧力保持筐体(pressure containme
nt can)を貫通していなければならない。さらに、これ
らのタイプのプローブは、非常に過酷な化学的環境、す
なわち処理液に耐えなければならない。キャパシタンス
方式の基本的な制限は、処理液がコンデンサの誘電体に
なるために、処理液の特性が測定の質を決めてしまうこ
とである。音響プローブは、処理液に浸す必要があるこ
とに併せて、ミル(0.001インチ)オーダーの距離
を測定するときには不正確であるため、取りうる選択肢
とはならない。
【0006】したがって、キャンドモータポンプのシャ
フト位置を測定するセンサとしての動作基準としては、 1.ミルオーダー未満の精度でシャフト位置を決定でき
ること、 2.処理液の環境に影響されないこと、 3.ステータ筐体もロータ筐体も貫通しないこと、が挙
げられる。
フト位置を測定するセンサとしての動作基準としては、 1.ミルオーダー未満の精度でシャフト位置を決定でき
ること、 2.処理液の環境に影響されないこと、 3.ステータ筐体もロータ筐体も貫通しないこと、が挙
げられる。
【0007】過去にも、上記基準を満たすセンサを提供
するための試みがなされてきたが、いずれも、完全に満
足のいくものではなかった。例えば、米国特許証4,924,
180号は、封入されたポンプ(sealed pump)の回転する
軸の位置を検出する装置を開示している。しかし、この
装置は、シャフトの半径方向の動きしか検出できない。
シャフトの軸方向の動きは検出できないのである。さら
に半径方向の動きの向きや回転の向きは、それぞれ同じ
ように重要であるのにもかかわらず検出できない。
するための試みがなされてきたが、いずれも、完全に満
足のいくものではなかった。例えば、米国特許証4,924,
180号は、封入されたポンプ(sealed pump)の回転する
軸の位置を検出する装置を開示している。しかし、この
装置は、シャフトの半径方向の動きしか検出できない。
シャフトの軸方向の動きは検出できないのである。さら
に半径方向の動きの向きや回転の向きは、それぞれ同じ
ように重要であるのにもかかわらず検出できない。
【0008】回転するシャフトの位置を検出する従来の
装置がもつ前述の問題点を鑑みれば、回転するシャフト
の軸方向の動きも半径方向の動きも高精度で検出するシ
ステムが、この分野では望まれている。この分野におい
ては、さらに、回転の向きと同様、シャフトの軸方向お
よび半径方向の動きの向きを検出するシステムも望まれ
てきた。さらに、キャンドモータポンプのように多様な
環境においても使用できるだけの柔軟なシステムが望ま
れてきた。
装置がもつ前述の問題点を鑑みれば、回転するシャフト
の軸方向の動きも半径方向の動きも高精度で検出するシ
ステムが、この分野では望まれている。この分野におい
ては、さらに、回転の向きと同様、シャフトの軸方向お
よび半径方向の動きの向きを検出するシステムも望まれ
てきた。さらに、キャンドモータポンプのように多様な
環境においても使用できるだけの柔軟なシステムが望ま
れてきた。
【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、1000分
の1インチのオーダーの精度で、例えばロータのような
回転体の半径方向および軸方向の動きを測定できるシス
テムを提供することにある。本発明の他の目的は、ロー
タの回転速度および回転の向きを測定できるシステムを
提供することにある。このようなシステムは、特にステ
ータおよびロータを保護するためにキャンに封入された
モータポンプに適する。またこのようなシステムは、ポ
ンプが液体に浸されるにもかかわらず、シャフトの位
置、向き、速度の情報を提供できる。
れたものであり、その目的とするところは、1000分
の1インチのオーダーの精度で、例えばロータのような
回転体の半径方向および軸方向の動きを測定できるシス
テムを提供することにある。本発明の他の目的は、ロー
タの回転速度および回転の向きを測定できるシステムを
提供することにある。このようなシステムは、特にステ
ータおよびロータを保護するためにキャンに封入された
モータポンプに適する。またこのようなシステムは、ポ
ンプが液体に浸されるにもかかわらず、シャフトの位
置、向き、速度の情報を提供できる。
【0010】本発明の他の目的は、モータを使用する処
理液体の環境の影響を受けずに測定できるシステムを提
供することにある。
理液体の環境の影響を受けずに測定できるシステムを提
供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、ステータ筐体および
ロータ筐体に貫通する孔を設ける必要がないシステムを
提供することにある。
ロータ筐体に貫通する孔を設ける必要がないシステムを
提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、測定時のコモンモー
ドノイズをキャンセルできるシステムを提供することに
ある。
ドノイズをキャンセルできるシステムを提供することに
ある。
【0013】本発明の他の目的は、システムの動作温度
を測定できるシステムを提供することにある。
を測定できるシステムを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明による軸の周りに
回転する物体の位置を検出するシステムは、該物体の近
傍に配置された少なくとも1つのインダクタンスセンサ
であって、該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
それぞれは出力を与えるインダクタンスセンサと、該軸
に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少なくと
も1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る、該物体の一部を形成する手段と、該軸方向の動きを
示すシステム出力を発生するために、該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を分析する手段と、を有
しており、そのことにより上記目的が達成される。
回転する物体の位置を検出するシステムは、該物体の近
傍に配置された少なくとも1つのインダクタンスセンサ
であって、該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
それぞれは出力を与えるインダクタンスセンサと、該軸
に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少なくと
も1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る、該物体の一部を形成する手段と、該軸方向の動きを
示すシステム出力を発生するために、該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を分析する手段と、を有
しており、そのことにより上記目的が達成される。
【0015】ある実施例では、前記システムは、前記軸
に垂直な平面に配置された複数のインダクタンスセンサ
を有する。
に垂直な平面に配置された複数のインダクタンスセンサ
を有する。
【0016】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの近傍
に、前記変化を発生する透磁率を有する材料を有する。
は、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの近傍
に、前記変化を発生する透磁率を有する材料を有する。
【0017】ある実施例では、前記システムは、前記軸
に垂直な平面に配置された複数の前記インダクタンスセ
ンサを有し、前記材料は、比較的高い透磁率を有する第
1材料を有し、比較的低い透磁率を有する第2材料の間
の該平面に広く配置されている。
に垂直な平面に配置された複数の前記インダクタンスセ
ンサを有し、前記材料は、比較的高い透磁率を有する第
1材料を有し、比較的低い透磁率を有する第2材料の間
の該平面に広く配置されている。
【0018】ある実施例では、前記分析手段は、変化を
発生する手段に依存して、前記軸方向の動きの向きを確
定する。
発生する手段に依存して、前記軸方向の動きの向きを確
定する。
【0019】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの近傍
の前記物体上に表面を有しており、該表面は前記軸につ
いてテーパが形成されている。
は、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの近傍
の前記物体上に表面を有しており、該表面は前記軸につ
いてテーパが形成されている。
【0020】ある実施例では、前記システムは、複数の
前記インダクタンスセンサを有し、前記分析手段は、前
記変化を発生する手段に依存して、該インダクタンスセ
ンサに誘導されるコモンモードノイズを低減する手段を
さらに有する。
前記インダクタンスセンサを有し、前記分析手段は、前
記変化を発生する手段に依存して、該インダクタンスセ
ンサに誘導されるコモンモードノイズを低減する手段を
さらに有する。
【0021】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、対応する前記インダクタンスセンサの近傍にそれぞ
れ表面の対をを有し、該表面のそれぞれは、前記軸につ
いて異なる向きにテーパが形成されており、前記低減す
る手段は、該対応するインダクタンスセンサの1つの出
力から、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を
差し引くことによりコモンモードノイズを低減する手段
を有する。
は、対応する前記インダクタンスセンサの近傍にそれぞ
れ表面の対をを有し、該表面のそれぞれは、前記軸につ
いて異なる向きにテーパが形成されており、前記低減す
る手段は、該対応するインダクタンスセンサの1つの出
力から、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を
差し引くことによりコモンモードノイズを低減する手段
を有する。
【0022】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記軸に対して前記物体の半径方向の動きに対応し
て前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力に
変化を発生する手段を有し、前記システムは、該半径方
向の動きを示す出力を発生するために該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに
有する。
は、前記軸に対して前記物体の半径方向の動きに対応し
て前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力に
変化を発生する手段を有し、前記システムは、該半径方
向の動きを示す出力を発生するために該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに
有する。
【0023】ある実施例では、前記システムは、複数の
前記インダクタンスセンサを有し、前記評価する手段
は、前記変化を発生する手段に依存して、該インダクタ
ンスセンサに誘導されたコモンモードノイズを低減する
手段を有する。
前記インダクタンスセンサを有し、前記評価する手段
は、前記変化を発生する手段に依存して、該インダクタ
ンスセンサに誘導されたコモンモードノイズを低減する
手段を有する。
【0024】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記物体の回転速度の関数として前記少なくとも1
つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する手段
を有し、前記システムは、該回転速度を示す出力を発生
するために該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
出力を評価する手段をさらに有する。
は、前記物体の回転速度の関数として前記少なくとも1
つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する手段
を有し、前記システムは、該回転速度を示す出力を発生
するために該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
出力を評価する手段をさらに有する。
【0025】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記物体の回転の向きの関数として前記少なくとも
1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生手段を
さらに有し、前記システムは、該回転の向きを示す出力
を発生するために該少なくとも1つのインダクタンスセ
ンサの出力を評価する手段をさらに有する。
は、前記物体の回転の向きの関数として前記少なくとも
1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生手段を
さらに有し、前記システムは、該回転の向きを示す出力
を発生するために該少なくとも1つのインダクタンスセ
ンサの出力を評価する手段をさらに有する。
【0026】ある実施例では、前記少なくとも1つのイ
ンダクタンスセンサは、コイルを有し、該コイルの動作
温度特性を確定する手段をさらに有する。
ンダクタンスセンサは、コイルを有し、該コイルの動作
温度特性を確定する手段をさらに有する。
【0027】本発明によるステータおよび軸の周りに回
転するロータを有する電気・機械装置のためのモニタシ
ステムは、該ステータの一部として含まれ、該ロータの
近傍に位置した少なくとも1つのインダクタンスセンサ
であって、該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
それぞれは出力を発生するインダクタンスセンサと、該
軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少なく
とも1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る、該物体の一部を形成する手段と、該軸方向の動きを
示すシステム出力を発生するために、該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を分析する手段と、を有
しており、そのことにより上記目的が達成される。
転するロータを有する電気・機械装置のためのモニタシ
ステムは、該ステータの一部として含まれ、該ロータの
近傍に位置した少なくとも1つのインダクタンスセンサ
であって、該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
それぞれは出力を発生するインダクタンスセンサと、該
軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少なく
とも1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る、該物体の一部を形成する手段と、該軸方向の動きを
示すシステム出力を発生するために、該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を分析する手段と、を有
しており、そのことにより上記目的が達成される。
【0028】ある実施例では、前記システムは、リング
状のステータアセンブリに配置された複数の前記インダ
クタンスセンサを有し、該アセンブリの中心が前記軸に
なるよう配置されており、該軸に垂直な平面に配置され
ている。
状のステータアセンブリに配置された複数の前記インダ
クタンスセンサを有し、該アセンブリの中心が前記軸に
なるよう配置されており、該軸に垂直な平面に配置され
ている。
【0029】ある実施例では、前記システムは、リング
状のステータアセンブリの対と、該アセンブリのそれぞ
れに配置された複数の前記インダクタンスセンサとを有
し、該アセンブリの中心が前記軸になるよう配置されて
おり、該軸に垂直な各平面に配置されている。
状のステータアセンブリの対と、該アセンブリのそれぞ
れに配置された複数の前記インダクタンスセンサとを有
し、該アセンブリの中心が前記軸になるよう配置されて
おり、該軸に垂直な各平面に配置されている。
【0030】ある実施例では、前記分析手段は、前記ア
センブリの1つに設けられた前記インダクタンスセンサ
の出力と、他の該アセンブリに設けられた該インダクタ
ンスセンサとの間でコモンモードノイズをキャンセルす
る手段を有する。
センブリの1つに設けられた前記インダクタンスセンサ
の出力と、他の該アセンブリに設けられた該インダクタ
ンスセンサとの間でコモンモードノイズをキャンセルす
る手段を有する。
【0031】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記ロータの周囲に、前記変化を発生する透磁率を
もつ材料を有する。
は、前記ロータの周囲に、前記変化を発生する透磁率を
もつ材料を有する。
【0032】ある実施例では、前記分析手段は、前記変
化を発生する手段に依存して、前記軸方向の動きの向き
を確定する手段を有する。
化を発生する手段に依存して、前記軸方向の動きの向き
を確定する手段を有する。
【0033】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの近傍
の前記ロータに表面を有し、該表面は、前記軸について
テーパが形成されている。
は、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの近傍
の前記ロータに表面を有し、該表面は、前記軸について
テーパが形成されている。
【0034】ある実施例では、前記システムは、前記軸
について互いにずらされている1対のインダクタンスセ
ンサを有し、前記変化を発生する手段は、該1対のイン
ダクタンスセンサの対応する1つの近傍の前記ロータに
1対の表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について
異なる向きにテーパが形成されており、前記低減する手
段は、該対応するインダクタンスセンサの1つの出力か
ら、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し
引くことによりコモンモードノイズを低減する手段を有
する。
について互いにずらされている1対のインダクタンスセ
ンサを有し、前記変化を発生する手段は、該1対のイン
ダクタンスセンサの対応する1つの近傍の前記ロータに
1対の表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について
異なる向きにテーパが形成されており、前記低減する手
段は、該対応するインダクタンスセンサの1つの出力か
ら、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し
引くことによりコモンモードノイズを低減する手段を有
する。
【0035】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記軸に対して前記物体の半径方向の動きに対応し
て前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力に
変化を発生する手段を有し、前記システムは、該半径方
向の動きを示す出力を発生するために該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに
有する。
は、前記軸に対して前記物体の半径方向の動きに対応し
て前記少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力に
変化を発生する手段を有し、前記システムは、該半径方
向の動きを示す出力を発生するために該少なくとも1つ
のインダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに
有する。
【0036】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記ロータの回転速度の関数として前記少なくとも
1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する手
段をさらに有し、前記システムは、該回転速度を示す出
力を発生するために該少なくとも1つのインダクタンス
センサの出力を評価する手段をさらに有する。
は、前記ロータの回転速度の関数として前記少なくとも
1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する手
段をさらに有し、前記システムは、該回転速度を示す出
力を発生するために該少なくとも1つのインダクタンス
センサの出力を評価する手段をさらに有する。
【0037】ある実施例では、前記変化を発生する手段
は、前記ロータの回転の向きの関数として前記少なくと
も1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する
手段をさらに有し、前記システムは、該回転の向きを示
す出力を発生するために該少なくとも1つのインダクタ
ンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する。
は、前記ロータの回転の向きの関数として前記少なくと
も1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する
手段をさらに有し、前記システムは、該回転の向きを示
す出力を発生するために該少なくとも1つのインダクタ
ンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する。
【0038】ある実施例では、前記少なくとも1つのイ
ンダクタンスセンサは、コイルを有しており、該コイル
の周囲の動作温度特性を確定する手段をさらに有する。
ンダクタンスセンサは、コイルを有しており、該コイル
の周囲の動作温度特性を確定する手段をさらに有する。
【0039】ある実施例では、前記ロータを封入するロ
ータキャンと、前記少なくとも1つのインダクタンスセ
ンサに対して変化を発生する手段とをさらに有する。
ータキャンと、前記少なくとも1つのインダクタンスセ
ンサに対して変化を発生する手段とをさらに有する。
【0040】ある実施例では、前記システムは、前記軸
について互いにずらされている1対のインダクタンスセ
ンサを有し、前記変化を発生する手段は、該1対のイン
ダクタンスセンサの対応する1つの近傍の前記ロータに
1対の表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について
異なる向きにテーパが形成されており、前記低減する手
段は、該対応するインダクタンスセンサの1つの出力か
ら、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し
引くことによりコモンモードノイズを低減し、感度を増
す手段を有する。
について互いにずらされている1対のインダクタンスセ
ンサを有し、前記変化を発生する手段は、該1対のイン
ダクタンスセンサの対応する1つの近傍の前記ロータに
1対の表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について
異なる向きにテーパが形成されており、前記低減する手
段は、該対応するインダクタンスセンサの1つの出力か
ら、他の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し
引くことによりコモンモードノイズを低減し、感度を増
す手段を有する。
【0041】ある実施例では、前記分析する手段は、他
の信号に対する、前記少なくとも1つのセンサの出力の
位相を評価する手段を有する。
の信号に対する、前記少なくとも1つのセンサの出力の
位相を評価する手段を有する。
【0042】
【作用】本発明によれば、回転体(ロータ)の半径方向
および軸方向の動きがインダクタンスの変化として検出
される。インダクタンスの変化を検出するインダクタン
スセンサは、回転体の軸に垂直な平面に円状に複数個配
置されているので、半径方向の動きは、磁路のギャップ
の変化になり、さらにギャップの変化がインダクタンス
の変化になる。そのため、半径方向の動きを高精度に決
定できる。
および軸方向の動きがインダクタンスの変化として検出
される。インダクタンスの変化を検出するインダクタン
スセンサは、回転体の軸に垂直な平面に円状に複数個配
置されているので、半径方向の動きは、磁路のギャップ
の変化になり、さらにギャップの変化がインダクタンス
の変化になる。そのため、半径方向の動きを高精度に決
定できる。
【0043】また複数個のインダクタンスセンサのイン
ダクタンスを合計して測定すると、軸方向の動きも高精
度に決定できる。
ダクタンスを合計して測定すると、軸方向の動きも高精
度に決定できる。
【0044】本発明によれば、回転体に設けられたロー
タラミネーションには、テーパが形成されているので、
回転体が軸方向に動くとロータラミネーションとステー
タラミネーションとの間のギャップが変化する。このギ
ャップの変化は、やはりインダクタンスセンサにインダ
クタンスの変化を生じる。
タラミネーションには、テーパが形成されているので、
回転体が軸方向に動くとロータラミネーションとステー
タラミネーションとの間のギャップが変化する。このギ
ャップの変化は、やはりインダクタンスセンサにインダ
クタンスの変化を生じる。
【0045】また回転体に設けられたロータラミネーシ
ョンには、相補的な形の2つのテーパが形成されてお
り、2つのテーパに対応する位置にステータラミネーシ
ョンが配置されている。軸方向の動きは、2つのギャッ
プによるインダクタンスの変化で検出される。
ョンには、相補的な形の2つのテーパが形成されてお
り、2つのテーパに対応する位置にステータラミネーシ
ョンが配置されている。軸方向の動きは、2つのギャッ
プによるインダクタンスの変化で検出される。
【0046】インダクタンスの変化を検出するときに、
互いに逆位相の複数のコイル対の出力を加算することに
よってコモンモードノイズは打ち消し合う。
互いに逆位相の複数のコイル対の出力を加算することに
よってコモンモードノイズは打ち消し合う。
【0047】ロータラミネーションの材料の特性が軸方
向に変化していると、軸方向の動きとインダクタンスと
の関係を線形に近く設定できる。
向に変化していると、軸方向の動きとインダクタンスと
の関係を線形に近く設定できる。
【0048】ロータラミネーションに平坦部が設けられ
ると、ロータが回転するときにはギャップが変化し、そ
の結果、インダクタンスセンサによって検出されるイン
ダクタンスも変化する。また、平坦部の深さに複数の種
類があれば、インダクタンスセンサからの出力パルス列
の順序は、ロータの回転の向きに依存する。
ると、ロータが回転するときにはギャップが変化し、そ
の結果、インダクタンスセンサによって検出されるイン
ダクタンスも変化する。また、平坦部の深さに複数の種
類があれば、インダクタンスセンサからの出力パルス列
の順序は、ロータの回転の向きに依存する。
【0049】インダクタンスセンサに用いられるコイル
の電気抵抗は、その周囲の温度により変化する。
の電気抵抗は、その周囲の温度により変化する。
【0050】冗長なインダクタンスセンサが設けられて
いることにより、軸の複数の箇所において半径方向およ
び軸方向の位置を決定できる。
いることにより、軸の複数の箇所において半径方向およ
び軸方向の位置を決定できる。
【0051】本発明によれば、インダクタンスセンサお
よびセンサに磁気的な変化を及ぼす部材は、筐体に封入
されている。
よびセンサに磁気的な変化を及ぼす部材は、筐体に封入
されている。
【0052】
【実施例】本発明は、以下に図面を参照して詳細に述べ
られる。なお、同じ参照記号は、同じ要素を示すものと
する。
られる。なお、同じ参照記号は、同じ要素を示すものと
する。
【0053】はじめに、図1〜図3を参照して、ロータ
アセンブリ6の軸方向の動きを検出するために使われる
本発明におけるインダクタンスセンサアセンブリ5の第
1の実施例を示す。ロータアセンブリ6は、電気−機械
変換装置におけるロータの一部であり、軸A1を中心に
回転する。ロータアセンブリ6は、円筒型ディスク8が
取り付けられたロータシャフト7を有する。円筒ディス
ク8は、比較的低い透磁率をもつ非磁性体材料13で挟ま
れた、比較的高い透磁率をもつ材料(例えば、SiF
e)からできたロータラミネーション(rotor laminati
on)12の積層(stack)を有する。ラミネーション12は
円形の断面をもち、軸A1がその中心になるよう配置さ
れている。ロータアセンブリ6は、ステンレス鋼のよう
な非磁性体でできたロータキャン(rotor can)14に封
入されている。ロータアセンブリ6の軸方向の動きは、
軸A1と平行かつ/または一致するZ軸に沿った動きと
して定義される。ロータアセンブリ6の半径方向の動き
は、Z軸に垂直で、X軸およびY軸に平行な動きとして
定義される。
アセンブリ6の軸方向の動きを検出するために使われる
本発明におけるインダクタンスセンサアセンブリ5の第
1の実施例を示す。ロータアセンブリ6は、電気−機械
変換装置におけるロータの一部であり、軸A1を中心に
回転する。ロータアセンブリ6は、円筒型ディスク8が
取り付けられたロータシャフト7を有する。円筒ディス
ク8は、比較的低い透磁率をもつ非磁性体材料13で挟ま
れた、比較的高い透磁率をもつ材料(例えば、SiF
e)からできたロータラミネーション(rotor laminati
on)12の積層(stack)を有する。ラミネーション12は
円形の断面をもち、軸A1がその中心になるよう配置さ
れている。ロータアセンブリ6は、ステンレス鋼のよう
な非磁性体でできたロータキャン(rotor can)14に封
入されている。ロータアセンブリ6の軸方向の動きは、
軸A1と平行かつ/または一致するZ軸に沿った動きと
して定義される。ロータアセンブリ6の半径方向の動き
は、Z軸に垂直で、X軸およびY軸に平行な動きとして
定義される。
【0054】インダクタンスセンサアセンブリ5は、電
気−機械変換装置のステータアセンブリ(不図示)に固
定されたセンサリング15を有する。センサリング15は、
比較的高い透磁率をもつ材料(例えば、SiFe)から
できたステータラミネーション(stator lamination)1
6の積層から形成される。好ましくは、ステータラミネ
ーション16の積層は、ロータラミネーション12の積層
と、軸方向の厚さが実質的に等しい。図2に示すよう
に、センサリング15は、X−Y平面内において、ロータ
アセンブリ6の周囲に同心円状に配置されており、ステ
ータラミネーション16およびロータラミネーション12
は、好ましくは、図1に示すようにZ軸に関して全体的
に整合(aligned)されている。センサリング15は、8
個の内側を向いた半径方向のレッグ(radial leg)Pを
有する。図2に示すように、レッグPは45°の等間隔を
もって配置されており、各レッグPは、後述のインダク
タンスセンサを形成するためにレッグのまわりに形成さ
れたコイルを有している。しかし、これと異なる個数の
レッグPもセンサリング15において用いることができ、
好ましくは、幾何学的に等間隔で配置されている。各レ
ッグPの端部16は、ロータアセンブリ6、特にロータラ
ミネーション12のカーブに均一に沿うように凹型の形状
になっている。図2に示す実施例においては、コイルは
対をなして配置されている。後述するように、コイル対
YA1、YA2およびコイル対YB1、YB2は、Y軸
コイルを形成し、コイル対XA1、XA2およびコイル
対XB1、XB2はX軸コイルを形成する。ステータキ
ャン(stator can)17は、センサリング15をロータアセ
ンブリ6に対して封入しており、やはりステンレス鋼の
ような非磁性材料からできている。
気−機械変換装置のステータアセンブリ(不図示)に固
定されたセンサリング15を有する。センサリング15は、
比較的高い透磁率をもつ材料(例えば、SiFe)から
できたステータラミネーション(stator lamination)1
6の積層から形成される。好ましくは、ステータラミネ
ーション16の積層は、ロータラミネーション12の積層
と、軸方向の厚さが実質的に等しい。図2に示すよう
に、センサリング15は、X−Y平面内において、ロータ
アセンブリ6の周囲に同心円状に配置されており、ステ
ータラミネーション16およびロータラミネーション12
は、好ましくは、図1に示すようにZ軸に関して全体的
に整合(aligned)されている。センサリング15は、8
個の内側を向いた半径方向のレッグ(radial leg)Pを
有する。図2に示すように、レッグPは45°の等間隔を
もって配置されており、各レッグPは、後述のインダク
タンスセンサを形成するためにレッグのまわりに形成さ
れたコイルを有している。しかし、これと異なる個数の
レッグPもセンサリング15において用いることができ、
好ましくは、幾何学的に等間隔で配置されている。各レ
ッグPの端部16は、ロータアセンブリ6、特にロータラ
ミネーション12のカーブに均一に沿うように凹型の形状
になっている。図2に示す実施例においては、コイルは
対をなして配置されている。後述するように、コイル対
YA1、YA2およびコイル対YB1、YB2は、Y軸
コイルを形成し、コイル対XA1、XA2およびコイル
対XB1、XB2はX軸コイルを形成する。ステータキ
ャン(stator can)17は、センサリング15をロータアセ
ンブリ6に対して封入しており、やはりステンレス鋼の
ような非磁性材料からできている。
【0055】本発明は、軸方向および半径方向の位置、
回転速度およびロータアセンブリ6、すなわちシャフト
7の回転の向きを決定するためにコイル対によって形成
されたインダクタンスセンサを利用している。本発明の
動作をよりよく理解するために、以下のことを考えれば
よいだろう。
回転速度およびロータアセンブリ6、すなわちシャフト
7の回転の向きを決定するためにコイル対によって形成
されたインダクタンスセンサを利用している。本発明の
動作をよりよく理解するために、以下のことを考えれば
よいだろう。
【0056】典型的には「鉄」または鉄を含む物質でで
きたコアをもつインダクタとして言及される、閉じた磁
束ループをもつインダクタのインダクタンスは、一般的
なインダクタンスの方程式により、次のようになる。
きたコアをもつインダクタとして言及される、閉じた磁
束ループをもつインダクタのインダクタンスは、一般的
なインダクタンスの方程式により、次のようになる。
【0057】
【数1】
【0058】ここで、
【0059】
【数2】
【0060】である。
【0061】もし、単一の磁気ギャップがコアの磁路
(core path)を「切る」なら、コアのリラクタンスR
は増加し、数2は以下のように変形される。
(core path)を「切る」なら、コアのリラクタンスR
は増加し、数2は以下のように変形される。
【0062】
【数3】
【0063】「切られた」コアの磁気ギャップgは、磁
束線が、よくない、つまり非磁性の材料中を通る距離と
して定義される。よい磁性材料は、比較的高いμr値
(3500<SiFe<5000)をもつことが特徴で
あり、磁気特性がよくない材料、例えば真鍮、アルミ、
空気、多くの液体、ある種のステンレス鋼は低いμ
r値、例えば1をもつ。
束線が、よくない、つまり非磁性の材料中を通る距離と
して定義される。よい磁性材料は、比較的高いμr値
(3500<SiFe<5000)をもつことが特徴で
あり、磁気特性がよくない材料、例えば真鍮、アルミ、
空気、多くの液体、ある種のステンレス鋼は低いμ
r値、例えば1をもつ。
【0064】再び図1を参照して、各レッグPの端部1
6'におけるステータラミネーション16とロータラミネー
ション12との間隔は、ギャップ(参照記号20)とみなさ
れる。図3はギャップ20の拡大図であり、ギャップ20が
特にステータラミネーション16とロータラミネーション
12との間隔であることを示し、ステータキャン17および
ロータキャン14のそれぞれの厚みも示してある。ステー
タキャン17とロータキャン14との間隔は、空気または液
体のギャップ21を形成する。
6'におけるステータラミネーション16とロータラミネー
ション12との間隔は、ギャップ(参照記号20)とみなさ
れる。図3はギャップ20の拡大図であり、ギャップ20が
特にステータラミネーション16とロータラミネーション
12との間隔であることを示し、ステータキャン17および
ロータキャン14のそれぞれの厚みも示してある。ステー
タキャン17とロータキャン14との間隔は、空気または液
体のギャップ21を形成する。
【0065】もし図2に示すように、YAコイル対(す
なわちコイルYA1およびYA2)について、2つの等
しいギャップ20がコアの磁路(core path)23を切るな
ら、コアのリラクタンスRYAは増加し、数2は次のよう
になる。
なわちコイルYA1およびYA2)について、2つの等
しいギャップ20がコアの磁路(core path)23を切るな
ら、コアのリラクタンスRYAは増加し、数2は次のよう
になる。
【0066】
【数4】
【0067】数4を数1に代入し、ギャップについて解
けば、次のようになる。
けば、次のようになる。
【0068】
【数5】
【0069】このように、物理量N2、μ0、A、li、
μrがわかり、インダクタンスLを測定するか推定する
ことができれば、ギャップ20の距離gが導ける。これが
本発明の動作原理であり、ここでNは、YA1、YA
2、YB1などのコイルの巻数であり、Aは、センサリ
ング15によって形成されたコアとロータラミネーション
12とが重なる面積であり、liはセンサリング15を通る
コアの磁路、例えば磁路23の長さである。
μrがわかり、インダクタンスLを測定するか推定する
ことができれば、ギャップ20の距離gが導ける。これが
本発明の動作原理であり、ここでNは、YA1、YA
2、YB1などのコイルの巻数であり、Aは、センサリ
ング15によって形成されたコアとロータラミネーション
12とが重なる面積であり、liはセンサリング15を通る
コアの磁路、例えば磁路23の長さである。
【0070】再び、図1〜図3を参照すると、コイルレ
ッグPは、各コイル対XA、XBおよびYA、YBのコ
イルのなす角が、それぞれX軸およびY軸によって2等
分されるように配置されている。もしロータアセンブリ
6がセンサリング15の中心にあれば(その結果、ステー
タの中心にあれば)、対応するギャップ20は等しく、そ
のためコイル対XA、XB、YAおよびYBのインダク
タンス値も等しくなる(ここで前述の物理量は全て等し
いとしている)。ロータアセンブリ6が中心位置からず
れれば、例えばX軸の負の方向にずれれば、XAおよび
XBコイル対に対応するギャップ20が変化し、その結
果、XAコイル対のインダクタンスが減少するいっぽう
で、XBコイル対のインダクタンスは増加する。同様
に、ロータアセンブリ6の位置は、デカルト座標系
(X、Y)のどこに存在していても、さらに後で詳述す
るように、コイル対のインダクタンス値を調べることに
より決定できる。
ッグPは、各コイル対XA、XBおよびYA、YBのコ
イルのなす角が、それぞれX軸およびY軸によって2等
分されるように配置されている。もしロータアセンブリ
6がセンサリング15の中心にあれば(その結果、ステー
タの中心にあれば)、対応するギャップ20は等しく、そ
のためコイル対XA、XB、YAおよびYBのインダク
タンス値も等しくなる(ここで前述の物理量は全て等し
いとしている)。ロータアセンブリ6が中心位置からず
れれば、例えばX軸の負の方向にずれれば、XAおよび
XBコイル対に対応するギャップ20が変化し、その結
果、XAコイル対のインダクタンスが減少するいっぽう
で、XBコイル対のインダクタンスは増加する。同様
に、ロータアセンブリ6の位置は、デカルト座標系
(X、Y)のどこに存在していても、さらに後で詳述す
るように、コイル対のインダクタンス値を調べることに
より決定できる。
【0071】上記数5を注意深く吟味し、図1〜図3を
よく見れば、洞察力のある観察者には、X軸の正の方向
のようにロータが1方向に動いたとき、ギャップ20内の
体積が直線的に変化しないことがわかるだろう。もちろ
ん、これは同心円状ではない2つの円状カーブ間で体積
が積分されることによる。しかしながら、示された形状
のセンサリング15およびその等価物については、通常の
半径方向の動きは、相補的なコイル対のインダクタンス
を比較すれば、例えばLXAとLXBとを比較すれば、直線
的に変化すると近似できる。ここで、LXAはコイルXA
1およびXA2の合計のインダクタンスであり、LXBは
コイルXB1およびXB2の合計のインダクタンスであ
る。
よく見れば、洞察力のある観察者には、X軸の正の方向
のようにロータが1方向に動いたとき、ギャップ20内の
体積が直線的に変化しないことがわかるだろう。もちろ
ん、これは同心円状ではない2つの円状カーブ間で体積
が積分されることによる。しかしながら、示された形状
のセンサリング15およびその等価物については、通常の
半径方向の動きは、相補的なコイル対のインダクタンス
を比較すれば、例えばLXAとLXBとを比較すれば、直線
的に変化すると近似できる。ここで、LXAはコイルXA
1およびXA2の合計のインダクタンスであり、LXBは
コイルXB1およびXB2の合計のインダクタンスであ
る。
【0072】図4は、相補的コイル対のインダクタンス
を比較することでロータアセンブリ6の動きや位置をモ
ニタするためのシステムの1実施例である。具体的に
は、図4は、図1〜図3に示すように構成されたセンサ
アセンブリ5およびロータアセンブリ6を有するモニタ
システム30の略線図である。システム30は、種々のコイ
ル対のインダクタンスを表す、種々のコイル対にかかる
電圧を分析する分析回路32も有する。
を比較することでロータアセンブリ6の動きや位置をモ
ニタするためのシステムの1実施例である。具体的に
は、図4は、図1〜図3に示すように構成されたセンサ
アセンブリ5およびロータアセンブリ6を有するモニタ
システム30の略線図である。システム30は、種々のコイ
ル対のインダクタンスを表す、種々のコイル対にかかる
電圧を分析する分析回路32も有する。
【0073】分析回路32は、出力端子OUT1およびO
UT2に発振電圧を供給する交流電源33を有する。この
電源33は、好ましくは、1キロヘルツから100キロヘ
ルツの正弦波出力電圧を出力するが、本発明の範囲から
逸脱しない限り、コイルの大きさなどに応じて、他の波
形や周波数を用いてもよい。
UT2に発振電圧を供給する交流電源33を有する。この
電源33は、好ましくは、1キロヘルツから100キロヘ
ルツの正弦波出力電圧を出力するが、本発明の範囲から
逸脱しない限り、コイルの大きさなどに応じて、他の波
形や周波数を用いてもよい。
【0074】コイルXB1およびXB2は、インダクタ
ンスLXBをもつコイル対XBを形成するように直列に接
続され、コイルXA1およびXA2は、インダクタンス
LXAをもつコイル対XAを形成するように直列に接続さ
れる。同様に、コイルYA1およびYA2は、インダク
タンスLYAをもつコイル対YAを形成するように直列に
接続され、コイルYB1およびYB2は、インダクタン
スLYBをもつコイル対YBを形成するように直列に接続
される。各コイルの極性は、図示される通りである。コ
イル対XBは、ノード35においてコイル対XAと直列に
接続されている。コイル対XBの他の端子は、電源33の
出力端子OUT1に接続されており、コイル対XAの他
の端子は出力端子OUT2に接続されている。その結
果、直列に接続されたコイル対XBおよびXAは、出力
端子OUT1およびOUT2間においてX軸分圧器(vo
ltage-divider)を構成する。X軸分圧器の出力はノー
ド35に与えられる。
ンスLXBをもつコイル対XBを形成するように直列に接
続され、コイルXA1およびXA2は、インダクタンス
LXAをもつコイル対XAを形成するように直列に接続さ
れる。同様に、コイルYA1およびYA2は、インダク
タンスLYAをもつコイル対YAを形成するように直列に
接続され、コイルYB1およびYB2は、インダクタン
スLYBをもつコイル対YBを形成するように直列に接続
される。各コイルの極性は、図示される通りである。コ
イル対XBは、ノード35においてコイル対XAと直列に
接続されている。コイル対XBの他の端子は、電源33の
出力端子OUT1に接続されており、コイル対XAの他
の端子は出力端子OUT2に接続されている。その結
果、直列に接続されたコイル対XBおよびXAは、出力
端子OUT1およびOUT2間においてX軸分圧器(vo
ltage-divider)を構成する。X軸分圧器の出力はノー
ド35に与えられる。
【0075】同様に、コイル対YAは、ノード37にお
いてコイル対YBと直列に接続されている。コイル対Y
Aの他の端子は、電源33の出力端子OUT1に接続され
ており、コイル対YBの残りの端子は出力端子OUT2
に接続されている。その結果、直列に接続されたコイル
対YAおよびYBは、出力端子OUT1およびOUT2
間においてY軸分圧器を構成する。Y軸分圧器の出力は
ノード37に与えられる。スイッチS1は、ノード35のX
軸出力およびノード37のY軸出力を、オペアンプ39およ
び40の非反転入力に選択的に結合する(ライン41を介し
て)。オペアンプ39の反転入力は、電源33の出力端子O
UT1に接続される。オペアンプ40の反転入力は、電源
33の出力端子OUT2に接続される。
いてコイル対YBと直列に接続されている。コイル対Y
Aの他の端子は、電源33の出力端子OUT1に接続され
ており、コイル対YBの残りの端子は出力端子OUT2
に接続されている。その結果、直列に接続されたコイル
対YAおよびYBは、出力端子OUT1およびOUT2
間においてY軸分圧器を構成する。Y軸分圧器の出力は
ノード37に与えられる。スイッチS1は、ノード35のX
軸出力およびノード37のY軸出力を、オペアンプ39およ
び40の非反転入力に選択的に結合する(ライン41を介し
て)。オペアンプ39の反転入力は、電源33の出力端子O
UT1に接続される。オペアンプ40の反転入力は、電源
33の出力端子OUT2に接続される。
【0076】その結果、ライン43に現れるオペアンプ39
の出力は、スイッチS1の位置によって、コイル対XB
またはYA間の電圧を表す。ライン44に現れるオペアン
プ40の出力は、スイッチS1の位置によって、コイル対
XAまたはYB間の電圧を表す。しかし、出力端子OU
T1およびOUT2においては、180度位相がずれて
いるので、オペアンプ39および40からの出力は極性が逆
である。
の出力は、スイッチS1の位置によって、コイル対XB
またはYA間の電圧を表す。ライン44に現れるオペアン
プ40の出力は、スイッチS1の位置によって、コイル対
XAまたはYB間の電圧を表す。しかし、出力端子OU
T1およびOUT2においては、180度位相がずれて
いるので、オペアンプ39および40からの出力は極性が逆
である。
【0077】X軸に関してロータアセンブリ6の半径方
向の位置を測定するために、スイッチS1は、図4に示
す位置にセットされる。ロータアセンブリ6がセンサリ
ング15の中心に位置していたとすれば(すなわちX=0
ならば)、コイル対XAおよびXBのインダクタンス値
は等しくなり、電圧降下も等しくなる。その場合、ライ
ン43および44に現れる出力信号は大きさが等しく、位相
が逆になる。ライン43および44の信号は、ライン47aを
介してOUT2端子から与えられる電圧基準と併せて、
アナログ加算回路47によって加算される。加算回路47か
らの出力は、バンドパスフィルタ48およびバンドパスフ
ィルタ48から平均直流電圧を検出する正の(+の)RM
S−DC電圧コンバータ49へと送られる。RMS−DC
コンバータ49の出力は、第2のアナログ加算回路50によ
って、第2のRMS−DCコンバータ49aからの出力と
加算される。この第2のRMS−DCコンバータ49a
は、端子OUT2の出力に基づき、負の(−の)RMS
をDC基準電圧に与える。アナログ加算回路50の出力
は、ライン53に直流出力信号をつくるためにアンプ52の
入力として与えられる。ライン53の出力信号の値は、コ
イル対XAおよびXBの電圧、つまりインダクタンスの
差を表しており、結果として、上述の理由で、ロータア
センブリ6のX軸半径方向の位置を表す。
向の位置を測定するために、スイッチS1は、図4に示
す位置にセットされる。ロータアセンブリ6がセンサリ
ング15の中心に位置していたとすれば(すなわちX=0
ならば)、コイル対XAおよびXBのインダクタンス値
は等しくなり、電圧降下も等しくなる。その場合、ライ
ン43および44に現れる出力信号は大きさが等しく、位相
が逆になる。ライン43および44の信号は、ライン47aを
介してOUT2端子から与えられる電圧基準と併せて、
アナログ加算回路47によって加算される。加算回路47か
らの出力は、バンドパスフィルタ48およびバンドパスフ
ィルタ48から平均直流電圧を検出する正の(+の)RM
S−DC電圧コンバータ49へと送られる。RMS−DC
コンバータ49の出力は、第2のアナログ加算回路50によ
って、第2のRMS−DCコンバータ49aからの出力と
加算される。この第2のRMS−DCコンバータ49a
は、端子OUT2の出力に基づき、負の(−の)RMS
をDC基準電圧に与える。アナログ加算回路50の出力
は、ライン53に直流出力信号をつくるためにアンプ52の
入力として与えられる。ライン53の出力信号の値は、コ
イル対XAおよびXBの電圧、つまりインダクタンスの
差を表しており、結果として、上述の理由で、ロータア
センブリ6のX軸半径方向の位置を表す。
【0078】ロータアセンブリ6が中心に位置するとき
は、やはり各コイルが同じであるということを仮定すれ
ば、加算回路50の出力はゼロとなる。ロータアセンブリ
6が中心位置(X=0)からずれると、例えば、X軸の
正の方向にずれると、コイル対XAのインダクタンスが
増加し、コイル対XBのインダクタンスが減少する。そ
の結果、加算回路50の出力は正になり、その具体的な数
値は、正のX軸におけるロータアセンブリ6の位置と実
質的に直線的な関係となる。いっぽう、もしロータアセ
ンブリ6がX軸の負の方向にずれると、コイル対XAの
インダクタンスが減少し、コイル対XBのインダクタン
スが増加する。その結果、加算回路50の出力は負にな
り、その具体的な数値は、負のX軸におけるロータアセ
ンブリ6の位置と実質的に直線的な関係となる。どちら
の場合も、加算回路50の出力は、ライン53に直流出力を
つくるためにフィルタリングされる。
は、やはり各コイルが同じであるということを仮定すれ
ば、加算回路50の出力はゼロとなる。ロータアセンブリ
6が中心位置(X=0)からずれると、例えば、X軸の
正の方向にずれると、コイル対XAのインダクタンスが
増加し、コイル対XBのインダクタンスが減少する。そ
の結果、加算回路50の出力は正になり、その具体的な数
値は、正のX軸におけるロータアセンブリ6の位置と実
質的に直線的な関係となる。いっぽう、もしロータアセ
ンブリ6がX軸の負の方向にずれると、コイル対XAの
インダクタンスが減少し、コイル対XBのインダクタン
スが増加する。その結果、加算回路50の出力は負にな
り、その具体的な数値は、負のX軸におけるロータアセ
ンブリ6の位置と実質的に直線的な関係となる。どちら
の場合も、加算回路50の出力は、ライン53に直流出力を
つくるためにフィルタリングされる。
【0079】ライン53の信号は、さらにコンピュータお
よび/またはディスプレイ55などによって処理がなされ
る。ライン53の出力信号は、X軸方向における半径方向
の位置を定量的に測定するために、かつ/またはさらに
大きいシステムの一部として自動制御するために用いら
れる。その結果、モニタシステム30は、半径方向の動き
を生じるベアリングの磨耗やその他の状況をモニタする
ことが可能である。
よび/またはディスプレイ55などによって処理がなされ
る。ライン53の出力信号は、X軸方向における半径方向
の位置を定量的に測定するために、かつ/またはさらに
大きいシステムの一部として自動制御するために用いら
れる。その結果、モニタシステム30は、半径方向の動き
を生じるベアリングの磨耗やその他の状況をモニタする
ことが可能である。
【0080】Y軸方向の半径方向の動きをモニタするた
めには、スイッチS1は、Y軸分圧器の出力をノード37
においてライン41に接続するようにセットされる。その
場合、モニタシステム30の動作は、X軸方向の半径方向
の動きを検出するための、上述の動作と同様である。た
だしこのときは、YAおよびYBコイル対の相対的なイ
ンダクタンス値が比較されて、Y軸の位置を決定する点
が異なる。したがって、これ以上詳細に述べるのは省略
する。
めには、スイッチS1は、Y軸分圧器の出力をノード37
においてライン41に接続するようにセットされる。その
場合、モニタシステム30の動作は、X軸方向の半径方向
の動きを検出するための、上述の動作と同様である。た
だしこのときは、YAおよびYBコイル対の相対的なイ
ンダクタンス値が比較されて、Y軸の位置を決定する点
が異なる。したがって、これ以上詳細に述べるのは省略
する。
【0081】ロータアセンブリ6の半径方向の位置は、
改変された実施例において、相補的なコイル対(ZAお
よびZB、不図示)をZ軸についてロータラミネーショ
ン12の両側に設けることによって決定できる。しかし本
発明の特徴は、軸方向の位置が、半径方向の位置を決定
するための同一のセンサリング15を用いて決定できるこ
とにある。このような設計のおかげで、回路全体の複雑
さおよびコストが低減される。
改変された実施例において、相補的なコイル対(ZAお
よびZB、不図示)をZ軸についてロータラミネーショ
ン12の両側に設けることによって決定できる。しかし本
発明の特徴は、軸方向の位置が、半径方向の位置を決定
するための同一のセンサリング15を用いて決定できるこ
とにある。このような設計のおかげで、回路全体の複雑
さおよびコストが低減される。
【0082】再び図1を参照する。例えば、センサアセ
ンブリ5に対してロータアセンブリ6が軸方向に動くと
き、ロータシャフト7およびロータアセンブリ6の軸方
向の動きは、コイル対の合計のインダクタンスの変化に
なる。コイル対の合計のインダクタンスは、LXT=LXA
+LXBおよびLYT=LYA+LYBとすると、LXTおよびL
YTによって表現できる。LXTおよびLYTは、センサリン
グステータラミネーション16とロータラミネーション12
とが重なっている部分A(図3)の面積によって決ま
る。したがって、もしロータラミネーション12およびス
テータラミネーション16の軸方向の厚みが等しいなら、
LXTおよびLYTは、ロータラミネーションおよびステー
タラミネーションが軸方向に整合したときに最大にな
る。いっぽう、Z軸方向に動けば、数5によって決まる
ように、LXTおよびLYTの値に変化が生じる。例えば、
ロータラミネーション12の層の中心をステータラミネー
ション16のどちらかの端に合わせれば、LXTおよびLYT
は実質的に半分の値になる(Ane w=Amax/2)。
ンブリ5に対してロータアセンブリ6が軸方向に動くと
き、ロータシャフト7およびロータアセンブリ6の軸方
向の動きは、コイル対の合計のインダクタンスの変化に
なる。コイル対の合計のインダクタンスは、LXT=LXA
+LXBおよびLYT=LYA+LYBとすると、LXTおよびL
YTによって表現できる。LXTおよびLYTは、センサリン
グステータラミネーション16とロータラミネーション12
とが重なっている部分A(図3)の面積によって決ま
る。したがって、もしロータラミネーション12およびス
テータラミネーション16の軸方向の厚みが等しいなら、
LXTおよびLYTは、ロータラミネーションおよびステー
タラミネーションが軸方向に整合したときに最大にな
る。いっぽう、Z軸方向に動けば、数5によって決まる
ように、LXTおよびLYTの値に変化が生じる。例えば、
ロータラミネーション12の層の中心をステータラミネー
ション16のどちらかの端に合わせれば、LXTおよびLYT
は実質的に半分の値になる(Ane w=Amax/2)。
【0083】図5は、ロータアセンブリ6の軸方向の位
置を検出するためのモニタシステム(30'とする)の他
の実施例の略線図である。モニタシステム30'は、図1
〜図3に示すように構成されたセンサアセンブリ5およ
びロータアセンブリ6を有する。システム30'もやはり
分析回路32'を有する。分析回路32'は後述するように、
種々のコイル対のインダクタンスを表す、コイル対にか
かる電圧を分析する。図5の実施例において、コイルY
A2、YA1、YB1およびYB2は、スイッチS2の
端子NC1およびNC2に直列に接続されている。コイ
ルXB1、XB2、XA2およびXA1は、スイッチS
2の端子NO1およびNO2に直列に接続されている。
置を検出するためのモニタシステム(30'とする)の他
の実施例の略線図である。モニタシステム30'は、図1
〜図3に示すように構成されたセンサアセンブリ5およ
びロータアセンブリ6を有する。システム30'もやはり
分析回路32'を有する。分析回路32'は後述するように、
種々のコイル対のインダクタンスを表す、コイル対にか
かる電圧を分析する。図5の実施例において、コイルY
A2、YA1、YB1およびYB2は、スイッチS2の
端子NC1およびNC2に直列に接続されている。コイ
ルXB1、XB2、XA2およびXA1は、スイッチS
2の端子NO1およびNO2に直列に接続されている。
【0084】スイッチS2が図示される位置にあると
き、直列に接続されたコイルYA2、YA1、YB1お
よびYB2は、基準インピーダンスZrefに直列に接続
された合計のインダクタンスLYTを呈し、電源33の出力
端子OUT1およびOUT2の間に分圧器を形成する。
ノード60は、分圧器の出力を示し、オペアンプ39および
40の両方の非反転入力に接続されている。その結果、ラ
イン43上のオペアンプ39の出力は、全てのYコイルにか
かる電圧を表し、ライン44上のオペアンプ40の出力は、
インピーダンスZrefにかかる電圧を表す。
き、直列に接続されたコイルYA2、YA1、YB1お
よびYB2は、基準インピーダンスZrefに直列に接続
された合計のインダクタンスLYTを呈し、電源33の出力
端子OUT1およびOUT2の間に分圧器を形成する。
ノード60は、分圧器の出力を示し、オペアンプ39および
40の両方の非反転入力に接続されている。その結果、ラ
イン43上のオペアンプ39の出力は、全てのYコイルにか
かる電圧を表し、ライン44上のオペアンプ40の出力は、
インピーダンスZrefにかかる電圧を表す。
【0085】Zrefは、LXTのインピーダンスおよびL
YTのインピーダンスがZrefと既知の関係、例えばロー
タアセンブリ6とステータアセンブリ5が整合したとき
にZre f=XLXT=XLYTである関係、をもつように選
ばれたインピーダンス(誘導性または抵抗性)である。
Fを電源33の周波数とすれば、XLYT=2πFLYTであ
る。ロータアセンブリ6がセンサアセンブリ5に対して
軸方向に正の方向か負の方向かに動けば、合計のインピ
ーダンスLYTは減少し、その結果、インピーダンスZ
refにかかる電圧は増加する。加算回路47は、オペアン
プ39および40からの出力を、ライン47aに与えられる電
圧基準と併せて加算し、加算回路47の出力はバンドパス
フィルタ48によってフィルタリングされる。バンドパス
フィルタ48からの平均直流電圧はコンバータ49によって
与えられ、得られた信号は、加算回路50によってコンバ
ータ49aからの負の(negative)RMS−DC基準電圧
と加算される。再び、加算回路50の出力はアンプ52を介
してライン53に出力信号を生成する。その結果、ロータ
アセンブリ6が軸方向に動けば、ライン53の出力は、軸
方向の動きの距離の関数として実質的に直線的に変化す
る。やはり、ライン53の出力は、CPUかつ/またはデ
ィスプレイ55によって処理され、制御かつ/またはディ
スプレイ情報を出力する。しかしながら、軸方向の動き
の向きについては未解決である。
YTのインピーダンスがZrefと既知の関係、例えばロー
タアセンブリ6とステータアセンブリ5が整合したとき
にZre f=XLXT=XLYTである関係、をもつように選
ばれたインピーダンス(誘導性または抵抗性)である。
Fを電源33の周波数とすれば、XLYT=2πFLYTであ
る。ロータアセンブリ6がセンサアセンブリ5に対して
軸方向に正の方向か負の方向かに動けば、合計のインピ
ーダンスLYTは減少し、その結果、インピーダンスZ
refにかかる電圧は増加する。加算回路47は、オペアン
プ39および40からの出力を、ライン47aに与えられる電
圧基準と併せて加算し、加算回路47の出力はバンドパス
フィルタ48によってフィルタリングされる。バンドパス
フィルタ48からの平均直流電圧はコンバータ49によって
与えられ、得られた信号は、加算回路50によってコンバ
ータ49aからの負の(negative)RMS−DC基準電圧
と加算される。再び、加算回路50の出力はアンプ52を介
してライン53に出力信号を生成する。その結果、ロータ
アセンブリ6が軸方向に動けば、ライン53の出力は、軸
方向の動きの距離の関数として実質的に直線的に変化す
る。やはり、ライン53の出力は、CPUかつ/またはデ
ィスプレイ55によって処理され、制御かつ/またはディ
スプレイ情報を出力する。しかしながら、軸方向の動き
の向きについては未解決である。
【0086】軸方向の動きもまた、スイッチS2を点線
で示す位置に変えることにより、Xコイルに基づいて検
出できる。こうすることにより、直列に接続されたXB
1、XB2、XA2およびXA1は、基準インピーダン
スZrefに直列に接続されたインダクタンスLXTを呈
し、電源33の出力端子OUT1およびOUT2に接続さ
れた分圧器ができるからである。システム30'の操作
は、Xコイルを用いることを除いては、Yコイルについ
て上述したものと同様である。したがってこれ以上は詳
細には述べない。
で示す位置に変えることにより、Xコイルに基づいて検
出できる。こうすることにより、直列に接続されたXB
1、XB2、XA2およびXA1は、基準インピーダン
スZrefに直列に接続されたインダクタンスLXTを呈
し、電源33の出力端子OUT1およびOUT2に接続さ
れた分圧器ができるからである。システム30'の操作
は、Xコイルを用いることを除いては、Yコイルについ
て上述したものと同様である。したがってこれ以上は詳
細には述べない。
【0087】当業者には、図4および図5の回路を公知
のスイッチング技術を用いて組み合わせることによっ
て、半径方向および軸方向、両方の動きをまったく同じ
センサアセンブリ5およびロータアセンブリ6を用いて
検出できることがわかるだろう。そのような組み合わせ
も本発明の範囲に含まれる。
のスイッチング技術を用いて組み合わせることによっ
て、半径方向および軸方向、両方の動きをまったく同じ
センサアセンブリ5およびロータアセンブリ6を用いて
検出できることがわかるだろう。そのような組み合わせ
も本発明の範囲に含まれる。
【0088】図6および図7は、図1〜図3のセンサア
センブリ5およびロータアセンブリの他の実施例(6'
で表す)を示す。ロータアセンブリ6'は、以下の例外
を除けば、図1〜図3のロータアセンブリと同じであ
る。予想される軸方向の動きの範囲にわたってロータラ
ミネーション12がいつもステータラミネーション16の影
響の及ぶところに存在するように、ロータラミネーショ
ン12の積層の軸方向の厚さは、ステータラミネーション
(ステータ巻線)16の積層の軸方向の厚さよりも、じゅ
うぶん厚い。したがって、実効面積Aは、一定である。
ロータラミネーション12の積層の外側直径(OD)は、
図6および図8に示すように直線テーパ70を含むように
も改変されている。テーパ70の目的は、ロータアセンブ
リ6'が軸方向に動いたときに、LXTおよびLYTの両方
について、後述のように、ギャップ20に実効ギャップ変
化(ΔgZ)を生じるようにすることである。
センブリ5およびロータアセンブリの他の実施例(6'
で表す)を示す。ロータアセンブリ6'は、以下の例外
を除けば、図1〜図3のロータアセンブリと同じであ
る。予想される軸方向の動きの範囲にわたってロータラ
ミネーション12がいつもステータラミネーション16の影
響の及ぶところに存在するように、ロータラミネーショ
ン12の積層の軸方向の厚さは、ステータラミネーション
(ステータ巻線)16の積層の軸方向の厚さよりも、じゅ
うぶん厚い。したがって、実効面積Aは、一定である。
ロータラミネーション12の積層の外側直径(OD)は、
図6および図8に示すように直線テーパ70を含むように
も改変されている。テーパ70の目的は、ロータアセンブ
リ6'が軸方向に動いたときに、LXTおよびLYTの両方
について、後述のように、ギャップ20に実効ギャップ変
化(ΔgZ)を生じるようにすることである。
【0089】図1〜図3のロータアセンブリ6の代わり
に図6〜図8のロータアセンブリ6'を用いることを除
いて、図5に示すシステム30'を使えば、軸方向の動き
の距離と向きとを検出することができる。例えば、ロー
タアセンブリ6'が中心にあるとき(つまりZ=0のと
き)に、もしインピーダンスZrefが、Yコイルの合計
のインダクタンスLYTおよび/またはXコイルの合計の
インダクタンスLXTで表されるインピーダンスと等しく
選ばれていれば、軸方向の動きの向きは、ライン53の出
力における符号付きの関係(−または+)で電子的に表
現されうる。
に図6〜図8のロータアセンブリ6'を用いることを除
いて、図5に示すシステム30'を使えば、軸方向の動き
の距離と向きとを検出することができる。例えば、ロー
タアセンブリ6'が中心にあるとき(つまりZ=0のと
き)に、もしインピーダンスZrefが、Yコイルの合計
のインダクタンスLYTおよび/またはXコイルの合計の
インダクタンスLXTで表されるインピーダンスと等しく
選ばれていれば、軸方向の動きの向きは、ライン53の出
力における符号付きの関係(−または+)で電子的に表
現されうる。
【0090】例えば、スイッチS2を図5に示す位置に
して、Yコイルを用いて軸方向の動きを決定するとき、
ロータアセンブリ6'がZ=0である中心に位置してい
るときに、インピーダンスZrefが合計のインダクタン
スLYTによって表現されるインピーダンスに等しくなる
ように選ばれる。その結果、加算回路50の出力は、アン
プ52の出力同様、ゼロとなる。もしロータアセンブリ
6'が図6において左に動けば、ステータラミネーショ
ン16およびロータラミネーション12間の実効ギャップ20
は、テーパ70のために減少し、そのためインダクタンス
LYTは増加する。その結果、合計のインダクタンスLYT
間の電圧は、インピーダンスZref間の電圧よりも大き
くなる。このようにして、アンプ52の出力は正になる。
して、Yコイルを用いて軸方向の動きを決定するとき、
ロータアセンブリ6'がZ=0である中心に位置してい
るときに、インピーダンスZrefが合計のインダクタン
スLYTによって表現されるインピーダンスに等しくなる
ように選ばれる。その結果、加算回路50の出力は、アン
プ52の出力同様、ゼロとなる。もしロータアセンブリ
6'が図6において左に動けば、ステータラミネーショ
ン16およびロータラミネーション12間の実効ギャップ20
は、テーパ70のために減少し、そのためインダクタンス
LYTは増加する。その結果、合計のインダクタンスLYT
間の電圧は、インピーダンスZref間の電圧よりも大き
くなる。このようにして、アンプ52の出力は正になる。
【0091】さらに、テーパ70をもったロータアセンブ
リ6'は図4に示すシステム30においてもロータアセン
ブリ6の代わりに利用できる。テーパ70は、半径方向の
動きについてはコイル対に均一な効果をもつ。その結
果、ロータアセンブリ6'は半径方向および軸方向の動
き、およびそのような動きの符号付きの向きを検出する
のに有効である。
リ6'は図4に示すシステム30においてもロータアセン
ブリ6の代わりに利用できる。テーパ70は、半径方向の
動きについてはコイル対に均一な効果をもつ。その結
果、ロータアセンブリ6'は半径方向および軸方向の動
き、およびそのような動きの符号付きの向きを検出する
のに有効である。
【0092】図9および図10は、センサアセンブリおよ
びロータアセンブリのさらに他の実施例(それぞれ5''
および6''と参照する)を示す。この実施例において
は、図6〜図8を用いて説明された単一のテーパ70の代
わりに、相補的テーパ対70aおよび70bが用いられる。
具体的には、ロータラミネーション12の積層は、それぞ
れテーパ70aおよび70bをもつ積層12Yおよび12Xを有
する。テーパ70aおよび70bは、その頂点75が、それぞ
れ別々の2つのステータラミネーション積層16Yおよび
16Xの間のほぼ中心に位置している。非磁性体でできた
スペーサ77は、ロータアセンブリ6''がステータアセン
ブリ5''に対して軸方向に最大に動いたときの量が、ス
ペーサ77の軸方向の大きさよりは小さいように選ばれて
いる。ステータラミネーション積層16Yは、コイルYA
1、YA2、YB1およびYB2を有し、ステータラミ
ネーション積層16Xは、コイルXA1、XA2、XB1
およびXB2を有しており、これらは図10に示されるよ
うに配置されている。ステータラミネーション積層12Y
のコイルは、ロータラミネーション積層12Yから影響を
受け、ステータラミネーション積層16Xは、ロータラミ
ネーション積層12Xから影響を受ける。テーパ70aおよ
び70bは相補的であるので、ロータアセンブリ6''が動
いたときには、ラミネーション積層16Xとラミネーショ
ン積層12Xとの実効ギャップ変化ΔgZが生じ、いっぽ
うでラミネーション積層16Yとラミネーション積層12Y
との実効ギャップ変化−ΔgZが生じることになる。
びロータアセンブリのさらに他の実施例(それぞれ5''
および6''と参照する)を示す。この実施例において
は、図6〜図8を用いて説明された単一のテーパ70の代
わりに、相補的テーパ対70aおよび70bが用いられる。
具体的には、ロータラミネーション12の積層は、それぞ
れテーパ70aおよび70bをもつ積層12Yおよび12Xを有
する。テーパ70aおよび70bは、その頂点75が、それぞ
れ別々の2つのステータラミネーション積層16Yおよび
16Xの間のほぼ中心に位置している。非磁性体でできた
スペーサ77は、ロータアセンブリ6''がステータアセン
ブリ5''に対して軸方向に最大に動いたときの量が、ス
ペーサ77の軸方向の大きさよりは小さいように選ばれて
いる。ステータラミネーション積層16Yは、コイルYA
1、YA2、YB1およびYB2を有し、ステータラミ
ネーション積層16Xは、コイルXA1、XA2、XB1
およびXB2を有しており、これらは図10に示されるよ
うに配置されている。ステータラミネーション積層12Y
のコイルは、ロータラミネーション積層12Yから影響を
受け、ステータラミネーション積層16Xは、ロータラミ
ネーション積層12Xから影響を受ける。テーパ70aおよ
び70bは相補的であるので、ロータアセンブリ6''が動
いたときには、ラミネーション積層16Xとラミネーショ
ン積層12Xとの実効ギャップ変化ΔgZが生じ、いっぽ
うでラミネーション積層16Yとラミネーション積層12Y
との実効ギャップ変化−ΔgZが生じることになる。
【0093】図9および図10に示す実施例が、図6〜図
8に示す実施例より優るところは、コモンモードノイズ
をさらにキャンセルできる点である。図6〜図8のロー
タアセンブリ6'を用いる、図5のシステム30'において
は、一定であるZrefを、変化するLXTまたはLYTのイ
ンダクタンスと比較するために、LXTまたはLYTに誘導
されるコモンモードノイズを除去するには、限界があ
る。さらに、理論的な実効ギャップ変化(ΔgZ)は線
形な量であるにもかかわらず、実際には、テーパ状の表
面について誘導磁束線から見ると、軸方向に動く距離が
線形に変化しても、ギャップは、指数関数的に変化する
非線形な量である。理論的には、この効果は、誘導コア
磁束線(inductive core flux line)がステータから出
て、最寄りのロータラミネーション材料に入るときに、
曲げられたり、密になったりすることと関係しており、
そのために線形な軸方向の動きが非線形なインダクタン
スの変化になってしまう。にもかかわらず、平方則マル
チプライヤ(square law multiplier)のような非線形
電子デバイスによって、図5の標準的な線形アンプ52を
置き換えることもできよう。またCPU55上のコンピュ
ータアルゴリズムによってライン53の出力信号を線形に
することもできるだろう。
8に示す実施例より優るところは、コモンモードノイズ
をさらにキャンセルできる点である。図6〜図8のロー
タアセンブリ6'を用いる、図5のシステム30'において
は、一定であるZrefを、変化するLXTまたはLYTのイ
ンダクタンスと比較するために、LXTまたはLYTに誘導
されるコモンモードノイズを除去するには、限界があ
る。さらに、理論的な実効ギャップ変化(ΔgZ)は線
形な量であるにもかかわらず、実際には、テーパ状の表
面について誘導磁束線から見ると、軸方向に動く距離が
線形に変化しても、ギャップは、指数関数的に変化する
非線形な量である。理論的には、この効果は、誘導コア
磁束線(inductive core flux line)がステータから出
て、最寄りのロータラミネーション材料に入るときに、
曲げられたり、密になったりすることと関係しており、
そのために線形な軸方向の動きが非線形なインダクタン
スの変化になってしまう。にもかかわらず、平方則マル
チプライヤ(square law multiplier)のような非線形
電子デバイスによって、図5の標準的な線形アンプ52を
置き換えることもできよう。またCPU55上のコンピュ
ータアルゴリズムによってライン53の出力信号を線形に
することもできるだろう。
【0094】しかし、図9および図10の実施例によれ
ば、相補的テーパ70aおよび70bは、コモンモードノイ
ズを低減し、軸方向が変化したときにインダクタンス変
化が非線形にならないようにし、かつシステムの感度を
向上させるために導入された。2つのほぼ等しい、しか
し逆位相の非線形インダクタンスの関係を比較すれば、
つまり、結果として得られるLXTおよびLYTの変化を調
べれば、軸方向の位置について、線形に近い相関関係が
確立されうる。
ば、相補的テーパ70aおよび70bは、コモンモードノイ
ズを低減し、軸方向が変化したときにインダクタンス変
化が非線形にならないようにし、かつシステムの感度を
向上させるために導入された。2つのほぼ等しい、しか
し逆位相の非線形インダクタンスの関係を比較すれば、
つまり、結果として得られるLXTおよびLYTの変化を調
べれば、軸方向の位置について、線形に近い相関関係が
確立されうる。
【0095】図11は、図9および図10のステータアセン
ブリ5''およびロータアセンブリ6''を用いたモニタシ
ステム(参照記号30'')の実施例の略線図である。シス
テム30''において、LXTとLYTとを比較することは、軸
方向の位置の情報を与えるとともに、後述するように、
コモンモードノイズをキャンセルし、コイル対に対して
共通の環境条件を提供する。さらに、各コイル対XA、
XB、YAおよびYBのインダクタンスを比較すること
によって、図4に関連して述べたのと同じ方法で半径方
向の位置情報が得られる。
ブリ5''およびロータアセンブリ6''を用いたモニタシ
ステム(参照記号30'')の実施例の略線図である。シス
テム30''において、LXTとLYTとを比較することは、軸
方向の位置の情報を与えるとともに、後述するように、
コモンモードノイズをキャンセルし、コイル対に対して
共通の環境条件を提供する。さらに、各コイル対XA、
XB、YAおよびYBのインダクタンスを比較すること
によって、図4に関連して述べたのと同じ方法で半径方
向の位置情報が得られる。
【0096】図4と同様に図11においては、例えばコイ
ルXB1およびXB2は、コイル対XBを形成するよう
直列に接続されており、コイルXA1およびXA2は、
コイル対XAを形成するよう直列に接続されている。同
様に、コイルYA1およびYA2は、コイル対YAを形
成するよう直列に接続されており、コイルYB1および
YB2は、コイル対YBを形成するよう直列に接続され
ている。コイル対XBは、ノード35においてコイル対X
Aと直列に接続されている。コイル対XBの他の端子
は、スイッチS4の接点C2に接続されており、スイッ
チS5の接点C2に接続されている。コイル対XAの他
の端子は、出力端子OUT2に接続されている。その結
果、スイッチS4の接点C2が接点NC2に接続される
と、直列接続されたコイル対XBおよびXAは、再び、
出力端子OUT1およびOUT2間に接続されたX軸分
圧器を構成し、X軸分圧器の出力は、ノード35に与えら
れる。
ルXB1およびXB2は、コイル対XBを形成するよう
直列に接続されており、コイルXA1およびXA2は、
コイル対XAを形成するよう直列に接続されている。同
様に、コイルYA1およびYA2は、コイル対YAを形
成するよう直列に接続されており、コイルYB1および
YB2は、コイル対YBを形成するよう直列に接続され
ている。コイル対XBは、ノード35においてコイル対X
Aと直列に接続されている。コイル対XBの他の端子
は、スイッチS4の接点C2に接続されており、スイッ
チS5の接点C2に接続されている。コイル対XAの他
の端子は、出力端子OUT2に接続されている。その結
果、スイッチS4の接点C2が接点NC2に接続される
と、直列接続されたコイル対XBおよびXAは、再び、
出力端子OUT1およびOUT2間に接続されたX軸分
圧器を構成し、X軸分圧器の出力は、ノード35に与えら
れる。
【0097】同様に、コイル対YAは、ノード37におい
てコイル対YBと直列に接続される。コイル対YAの他
の端子は、スイッチS4の接点C1に接続され、コイル
対YBの他の接点は電源33の出力端子OUT1に接続さ
れる。その結果、スイッチS4の接点C1が接点NC1
に接続されると、直列接続されたコイル対YAおよびY
Bは、電源33の出力端子OUT1およびOUT2間に接
続されたY軸分圧器を形成する。Y軸分圧器の出力は、
ノード37において与えられる。スイッチS1は、ノード
35のX軸の出力と、ノード37のY軸の出力とをライン80
を介して選択的にスイッチS5の接点C3に結合する。
スイッチS5の接点C1は、ライン41を介して、オペア
ンプ39および40の非反転入力に接続されている。
てコイル対YBと直列に接続される。コイル対YAの他
の端子は、スイッチS4の接点C1に接続され、コイル
対YBの他の接点は電源33の出力端子OUT1に接続さ
れる。その結果、スイッチS4の接点C1が接点NC1
に接続されると、直列接続されたコイル対YAおよびY
Bは、電源33の出力端子OUT1およびOUT2間に接
続されたY軸分圧器を形成する。Y軸分圧器の出力は、
ノード37において与えられる。スイッチS1は、ノード
35のX軸の出力と、ノード37のY軸の出力とをライン80
を介して選択的にスイッチS5の接点C3に結合する。
スイッチS5の接点C1は、ライン41を介して、オペア
ンプ39および40の非反転入力に接続されている。
【0098】オペアンプ39の反転入力は、電源33の出力
端子OUT1に接続される。同様にオペアンプ40の反転
入力は、電源33の出力端子OUT2に接続される。ロー
タアセンブリの半径方向の位置を測定するために、スイ
ッチS4は、図示のように設定されており、これにより
接点C1およびC2は、それぞれ接点NC1およびNC
2に接続されている。スイッチS5は図示のように設定
されており、これにより接点C1は、C3に接続されて
いる。スイッチS1が図示されたように設定され、接点
C3が接点C1に接続されると、システム30''は、図4
を用いて説明したのと同様に動作する。特にノード35
は、ライン41に接続され、オペアンプ39および40は、そ
れぞれコイル対XBおよびXA間の電圧を検出する。加
算回路47および50は、上述したのと同様に、オペアンプ
39および40からの出力を加算し、ライン53に出力信号を
発生する。この信号は、X軸に対するロータアセンブリ
6''の半径方向の位置と、実質的に線形な関係を有す
る。スイッチS1の設定を変えるだけで、接点C1が接
点C2に接続され、ノード37がライン41に接続されるよ
うにでき、その結果、システム30''は、Y軸に対するロ
ータアセンブリ6''の半径方向位置に実質的に線形に変
化する出力をライン53に与える。
端子OUT1に接続される。同様にオペアンプ40の反転
入力は、電源33の出力端子OUT2に接続される。ロー
タアセンブリの半径方向の位置を測定するために、スイ
ッチS4は、図示のように設定されており、これにより
接点C1およびC2は、それぞれ接点NC1およびNC
2に接続されている。スイッチS5は図示のように設定
されており、これにより接点C1は、C3に接続されて
いる。スイッチS1が図示されたように設定され、接点
C3が接点C1に接続されると、システム30''は、図4
を用いて説明したのと同様に動作する。特にノード35
は、ライン41に接続され、オペアンプ39および40は、そ
れぞれコイル対XBおよびXA間の電圧を検出する。加
算回路47および50は、上述したのと同様に、オペアンプ
39および40からの出力を加算し、ライン53に出力信号を
発生する。この信号は、X軸に対するロータアセンブリ
6''の半径方向の位置と、実質的に線形な関係を有す
る。スイッチS1の設定を変えるだけで、接点C1が接
点C2に接続され、ノード37がライン41に接続されるよ
うにでき、その結果、システム30''は、Y軸に対するロ
ータアセンブリ6''の半径方向位置に実質的に線形に変
化する出力をライン53に与える。
【0099】システム30''において、ロータアセンブリ
6''の軸方向の動きを測定するために、スイッチS5
は、点線に示すように、接点C1が接点C2に接続され
るように設定される。さらにスイッチS4は、点線に示
すように、接点C1およびC2が、それぞれ接点NO1
およびNO2に接続されるように設定される。接点NO
1およびNO2は、互いに接続されているので、その結
果、コイル対YAおよびYBは、電源33の出力端子OU
T1およびノード82の間に直列に接続される。またコイ
ル対XAおよびXBは、ノード82および電源33の出力端
子OUT2の間に直列に接続される。
6''の軸方向の動きを測定するために、スイッチS5
は、点線に示すように、接点C1が接点C2に接続され
るように設定される。さらにスイッチS4は、点線に示
すように、接点C1およびC2が、それぞれ接点NO1
およびNO2に接続されるように設定される。接点NO
1およびNO2は、互いに接続されているので、その結
果、コイル対YAおよびYBは、電源33の出力端子OU
T1およびノード82の間に直列に接続される。またコイ
ル対XAおよびXBは、ノード82および電源33の出力端
子OUT2の間に直列に接続される。
【0100】その結果、オペアンプ39の出力は、コイル
対YAおよびYBにかかる電圧を表し、オペアンプ40の
出力は、コイル対XAおよびXBにかかる電圧を表す。
相補的テーパ70aおよび70bのために、ロータアセンブ
リ6''が軸方向に動くと、ステータラミネーション積層
16Yおよび16Xに対する実効ギャップが変化することに
なるが、この変化は大きさが等しく、かつ逆位相であ
る。そのため、コイル対の各組にかかる電圧も大きさが
等しく、逆に変化することになる。したがって、アンプ
39および40の出力が加算回路47によって加えられると、
加算回路47の出力は、相補的テーパのために、コイルX
A、XBおよびYA、YBにおける電圧の変化の累算
(accumulation of the change)を表す。いっぽう、コ
イル対XAおよびXBに誘導されたコモンモードノイズ
は、コイル対YAおよびYBに誘導されたコモンモード
ノイズによってキャンセルされる。ライン53にその結
果、得られた出力は、ロータアセンブリ6''の軸方向の
位置について実質的に線形に変化する。軸方向の動きの
向きは、ライン53の出力が増加するか減少するかに基づ
いて確定される。
対YAおよびYBにかかる電圧を表し、オペアンプ40の
出力は、コイル対XAおよびXBにかかる電圧を表す。
相補的テーパ70aおよび70bのために、ロータアセンブ
リ6''が軸方向に動くと、ステータラミネーション積層
16Yおよび16Xに対する実効ギャップが変化することに
なるが、この変化は大きさが等しく、かつ逆位相であ
る。そのため、コイル対の各組にかかる電圧も大きさが
等しく、逆に変化することになる。したがって、アンプ
39および40の出力が加算回路47によって加えられると、
加算回路47の出力は、相補的テーパのために、コイルX
A、XBおよびYA、YBにおける電圧の変化の累算
(accumulation of the change)を表す。いっぽう、コ
イル対XAおよびXBに誘導されたコモンモードノイズ
は、コイル対YAおよびYBに誘導されたコモンモード
ノイズによってキャンセルされる。ライン53にその結
果、得られた出力は、ロータアセンブリ6''の軸方向の
位置について実質的に線形に変化する。軸方向の動きの
向きは、ライン53の出力が増加するか減少するかに基づ
いて確定される。
【0101】線形テーパ70aおよび70bは、例として挙
げただけであり、ステップ状の形状、複合した曲線、V
字形、U字形などがテーパの形として使用できる。テー
パは、後述するように、異なった透磁率特性をもった異
なった材料を用いることによって、性能を高めることも
できる。
げただけであり、ステップ状の形状、複合した曲線、V
字形、U字形などがテーパの形として使用できる。テー
パは、後述するように、異なった透磁率特性をもった異
なった材料を用いることによって、性能を高めることも
できる。
【0102】図13は、半径方向および軸方向の位置を決
定するために、コイル対にかかる電圧の位相関係を分析
する、改良された図11のシステムを示す。例として、コ
イル対XAおよびXBを用いたロータ6''の半径方向の
位置は、以下のように検出される。具体的には、図示さ
れたスイッチの設定において、直列接続された抵抗R5
およびキャパシタC1が、端子OUT1およびコイル対
XB間に挿入されている。同様に、直列接続された抵抗
R6およびキャパシタC2が、端子OUT2およびコイ
ル対XA間に挿入されている。抵抗R5およびR6は、
それぞれ固定された抵抗値を与える基準抵抗である。キ
ャパシタC1およびC2は、電源33の動作周波数におい
て、かつロータアセンブリ6''が中心に位置していると
き(つまりX=0)、それぞれコイル対XBおよびXA
の誘導性リアクタンスと等しい容量性リアクタンスを与
えるように選ばれている。キャパシタC1およびコイル
対XB間のノードにおける電圧は、ライン157を介して
オペアンプ39の反転入力に結合されている。キャパシタ
C2およびコイル対XA間のノードにおける電圧は、図
示のように、オペアンプ40の反転入力に結合されてい
る。
定するために、コイル対にかかる電圧の位相関係を分析
する、改良された図11のシステムを示す。例として、コ
イル対XAおよびXBを用いたロータ6''の半径方向の
位置は、以下のように検出される。具体的には、図示さ
れたスイッチの設定において、直列接続された抵抗R5
およびキャパシタC1が、端子OUT1およびコイル対
XB間に挿入されている。同様に、直列接続された抵抗
R6およびキャパシタC2が、端子OUT2およびコイ
ル対XA間に挿入されている。抵抗R5およびR6は、
それぞれ固定された抵抗値を与える基準抵抗である。キ
ャパシタC1およびC2は、電源33の動作周波数におい
て、かつロータアセンブリ6''が中心に位置していると
き(つまりX=0)、それぞれコイル対XBおよびXA
の誘導性リアクタンスと等しい容量性リアクタンスを与
えるように選ばれている。キャパシタC1およびコイル
対XB間のノードにおける電圧は、ライン157を介して
オペアンプ39の反転入力に結合されている。キャパシタ
C2およびコイル対XA間のノードにおける電圧は、図
示のように、オペアンプ40の反転入力に結合されてい
る。
【0103】アンプ39および40の出力は、加算回路47に
よって加算され、加算された結果は、バンドパスフィル
タ48によってフィルタリングされる。しかし、この実施
例においては、バンドパスフィルタの出力は、位相検出
器160の入力になる。位相検出器160は、フィルタ48の出
力と、キャパシタC2およびコイル対XB間のノードか
らライン162を介して与えられる基準信号との位相差を
比較する。ライン53の位相検出器160の出力は、ロータ
アセンブリ6''の動きの向きと量とを表す。例えば、ロ
ータアセンブリ6''が、X軸の正の方向に動くとコイル
XAおよびXBの誘導性リアクタンスは、キャパシタC
1およびC2の容量性リアクタンスに比べて変化し、位
相検出器160の出力は、フィルタ48の出力と、ライン162
の基準との間の、正の位相変化を反映する。位相変化の
大きさは、動きの量に実質的に線形に変化する。もし、
ロータアセンブリ6''がX軸の負の方向に動いたら、位
相検出器160の出力は、負の位相変化を反映するだろ
う。上記実施例においては、位相検出器160の出力は、
CPU/ディスプレイ55に与えられ、さらに処理、制
御、表示などが行われる。
よって加算され、加算された結果は、バンドパスフィル
タ48によってフィルタリングされる。しかし、この実施
例においては、バンドパスフィルタの出力は、位相検出
器160の入力になる。位相検出器160は、フィルタ48の出
力と、キャパシタC2およびコイル対XB間のノードか
らライン162を介して与えられる基準信号との位相差を
比較する。ライン53の位相検出器160の出力は、ロータ
アセンブリ6''の動きの向きと量とを表す。例えば、ロ
ータアセンブリ6''が、X軸の正の方向に動くとコイル
XAおよびXBの誘導性リアクタンスは、キャパシタC
1およびC2の容量性リアクタンスに比べて変化し、位
相検出器160の出力は、フィルタ48の出力と、ライン162
の基準との間の、正の位相変化を反映する。位相変化の
大きさは、動きの量に実質的に線形に変化する。もし、
ロータアセンブリ6''がX軸の負の方向に動いたら、位
相検出器160の出力は、負の位相変化を反映するだろ
う。上記実施例においては、位相検出器160の出力は、
CPU/ディスプレイ55に与えられ、さらに処理、制
御、表示などが行われる。
【0104】Y軸方向の半径方向の動きを測定するに
は、スイッチS1を単に点線の位置に動かし、コイル対
XAおよびXBの代わりに、コイル対YAおよびYBを
使えばよい。再び、位相検出器160の出力は、Y方向に
おける半径方向の動きを表す、向きと大きさとの情報を
与える。軸方向の動きは、スイッチS5を点線で示すよ
うに、接点C1が接点C2と接続されるように設定する
ことで検出される。またスイッチS4は点線で示すよう
に、接点C1およびC2が、それぞれ接点NO1および
NO2に接続されるように設定される。その結果、位相
検出器160は、XコイルおよびYコイル間の相対的な位
相変化を検出し、軸方向の動きの向きと大きさとを表す
出力をつくりだす。やはり本実施例においても、コモン
モードノイズは打ち消し合うので、コモンモードノイズ
が低減する。
は、スイッチS1を単に点線の位置に動かし、コイル対
XAおよびXBの代わりに、コイル対YAおよびYBを
使えばよい。再び、位相検出器160の出力は、Y方向に
おける半径方向の動きを表す、向きと大きさとの情報を
与える。軸方向の動きは、スイッチS5を点線で示すよ
うに、接点C1が接点C2と接続されるように設定する
ことで検出される。またスイッチS4は点線で示すよう
に、接点C1およびC2が、それぞれ接点NO1および
NO2に接続されるように設定される。その結果、位相
検出器160は、XコイルおよびYコイル間の相対的な位
相変化を検出し、軸方向の動きの向きと大きさとを表す
出力をつくりだす。やはり本実施例においても、コモン
モードノイズは打ち消し合うので、コモンモードノイズ
が低減する。
【0105】位相検出器160は、商業的に入手可能なフ
ェーズロックループ(PLL)のようなアナログデバイ
スでもよい。またはリアクタンス素子の波形(reactive
waveform)と電源33との時間差が、高周波ディジタル
電源(例えば、1MHz)およびそれらの時間間隔を計
測するためのディジタルカウンタを用いることによって
測定され、直接、ディジタル値に変換されてもよい。抵
抗R5およびR6は、ディスクリートな部品であっても
よいし、実際には、各コイル対に固有の抵抗によって実
現されてもよい。図11の振幅に基づくアプローチと比べ
たときの、図13の位相に基づいたアプローチによって得
られる重要な利点は、例えば、システムが振幅性のノイ
ズに影響を受けにくくなることである。図13の位相に基
づくアプローチは、各実施例で述べた振幅に基づくアプ
ローチの代わりに用いることができ、これは、本発明の
範囲から逸脱するものではない。
ェーズロックループ(PLL)のようなアナログデバイ
スでもよい。またはリアクタンス素子の波形(reactive
waveform)と電源33との時間差が、高周波ディジタル
電源(例えば、1MHz)およびそれらの時間間隔を計
測するためのディジタルカウンタを用いることによって
測定され、直接、ディジタル値に変換されてもよい。抵
抗R5およびR6は、ディスクリートな部品であっても
よいし、実際には、各コイル対に固有の抵抗によって実
現されてもよい。図11の振幅に基づくアプローチと比べ
たときの、図13の位相に基づいたアプローチによって得
られる重要な利点は、例えば、システムが振幅性のノイ
ズに影響を受けにくくなることである。図13の位相に基
づくアプローチは、各実施例で述べた振幅に基づくアプ
ローチの代わりに用いることができ、これは、本発明の
範囲から逸脱するものではない。
【0106】図14および15は、図9および図10のロータ
アセンブリに関して記載された、原則のバリエーション
を示す。テーパ状表面70aおよび70bを導入することで
実効ギャップを変化させる代わりに、UおよびVで参照
される2つの材料が実効透磁率(μr)の関係を変化さ
せるために用いられ、その結果、軸方向の位置に変化が
生じたときにインダクタンスも変化するようになってい
る。本実施例においてロータアセンブリ6'''は、材料
Uで分離された別個のロータラミネーション積層12Yお
よび12Xを有し、材料Vは、ロータラミネーション積層
12Yおよび12Xの外側に位置する。好ましくは、中心位
置(つまりZ=0)において、ロータラミネーション積
層12Yおよび12Xは、図示するように、対応するステー
タラミネーション積層16Yおよび16Xに整合している。
ロータラミネーション積層12Yおよび12Xは、好ましく
は、対応するステータラミネーション積層16Yおよび16
Xと同じ軸方向の厚さを有している。
アセンブリに関して記載された、原則のバリエーション
を示す。テーパ状表面70aおよび70bを導入することで
実効ギャップを変化させる代わりに、UおよびVで参照
される2つの材料が実効透磁率(μr)の関係を変化さ
せるために用いられ、その結果、軸方向の位置に変化が
生じたときにインダクタンスも変化するようになってい
る。本実施例においてロータアセンブリ6'''は、材料
Uで分離された別個のロータラミネーション積層12Yお
よび12Xを有し、材料Vは、ロータラミネーション積層
12Yおよび12Xの外側に位置する。好ましくは、中心位
置(つまりZ=0)において、ロータラミネーション積
層12Yおよび12Xは、図示するように、対応するステー
タラミネーション積層16Yおよび16Xに整合している。
ロータラミネーション積層12Yおよび12Xは、好ましく
は、対応するステータラミネーション積層16Yおよび16
Xと同じ軸方向の厚さを有している。
【0107】数4のリラクタンスパス(reluctance pat
h)は、この実施例に応用することによる異なるパラメ
ータのために生じた変更点を含むように書き換えられ
る。簡単のために、コイル対YAについての数学的関係
だけが記されるが、これと同様な関係がコイル対YB、
XAおよびXBについても導ける。以下でパス(path)
とは、一般に「磁路」とよばれているもののことをい
う。
h)は、この実施例に応用することによる異なるパラメ
ータのために生じた変更点を含むように書き換えられ
る。簡単のために、コイル対YAについての数学的関係
だけが記されるが、これと同様な関係がコイル対YB、
XAおよびXBについても導ける。以下でパス(path)
とは、一般に「磁路」とよばれているもののことをい
う。
【0108】
【数6】
【0109】数1にRYAを代入すれば、LYA=N2/R
YAが得られる。同様に、LYB、LXAおよびLXBについて
も代入する。結局、図14および図15に示す軸のコイル対
の合計のインダクタンスは、次のようになる。
YAが得られる。同様に、LYB、LXAおよびLXBについて
も代入する。結局、図14および図15に示す軸のコイル対
の合計のインダクタンスは、次のようになる。
【0110】LYT=(N2/RYA)+(N2/RYB) LXT=(N2/RXA)+(N2/RXB) 本実施例において重要なパラメータは、μrUおよびμrV
が大きく異なるように選ばれなければならないことで、
例えば、μrよりも2倍以上大きくなければならない。
また2つの材料のうち1つは、大きい透磁率特性をも
ち、他方は、小さい透磁率特性をもたなければならな
い。例えば、μrV=8000、μr=4000およびμ
rU=1(空気)、または、逆の順でもよい。材料特性に
大きな差があればあるほど、この効果による感度も大き
くなる。
が大きく異なるように選ばれなければならないことで、
例えば、μrよりも2倍以上大きくなければならない。
また2つの材料のうち1つは、大きい透磁率特性をも
ち、他方は、小さい透磁率特性をもたなければならな
い。例えば、μrV=8000、μr=4000およびμ
rU=1(空気)、または、逆の順でもよい。材料特性に
大きな差があればあるほど、この効果による感度も大き
くなる。
【0111】磁束線は、最も磁気的リラクタンス(R)
が小さい経路を通ろうとするので、この効果もまた、非
線形である。材料U、Vおよびロータラミネーションの
材料は、ほぼ線形の関係が得られるように選べばよい。
例えば、ロータラミネーション積層12Yおよび12Xの各
々は、物理的にUおよびV領域に入り込んでいてもよ
い。つまり、異なる材料が始まり、また終わる明瞭な輪
郭がなくてもよい。所望の複合されたμr特性を得るた
めに、複数種類のμrをもつ材料を積層した材料も、異
なるロータ材料として選びうる。これらの薄層の各々
は、μrが増加するような特性値をもっていても、減少
するような特性値をもっていてもよい。したがって、ロ
ータラミネーション積層12Yの各薄層を、連続的にμr
値が増加するように選べば、軸対インダクタンスの関係
は、より線形に近くすることができる。この材料の積み
重ね方の関係と逆のものが、ロータラミネーション積層
12Xに適用できる。μr値の変化が線形であればあるほ
ど、インダクタンスの関係も線形になる。所望の線形性
と感度とを実現するために、例えば、図11に示すシステ
ムにおいて、電子的マルチプライヤ(electronic multi
plier)、コンピュータアルゴリズムなどが単独で、あ
るいは、異なる幾何学的構成、かつ/または上述のテー
パのような材料と組み合わされて用いられるには、実際
は、いくつかの材料が変わればよく、それによって、こ
の非線形性は、改善される。したがって、軸方向に動く
と、LYTまたはLXTのどちらにも合計のインダクタンス
の変化が生じ、このインダクタンスの変化は、ライン53
上に軸方向の位置を表す符号付きの電圧出力を発生す
る。
が小さい経路を通ろうとするので、この効果もまた、非
線形である。材料U、Vおよびロータラミネーションの
材料は、ほぼ線形の関係が得られるように選べばよい。
例えば、ロータラミネーション積層12Yおよび12Xの各
々は、物理的にUおよびV領域に入り込んでいてもよ
い。つまり、異なる材料が始まり、また終わる明瞭な輪
郭がなくてもよい。所望の複合されたμr特性を得るた
めに、複数種類のμrをもつ材料を積層した材料も、異
なるロータ材料として選びうる。これらの薄層の各々
は、μrが増加するような特性値をもっていても、減少
するような特性値をもっていてもよい。したがって、ロ
ータラミネーション積層12Yの各薄層を、連続的にμr
値が増加するように選べば、軸対インダクタンスの関係
は、より線形に近くすることができる。この材料の積み
重ね方の関係と逆のものが、ロータラミネーション積層
12Xに適用できる。μr値の変化が線形であればあるほ
ど、インダクタンスの関係も線形になる。所望の線形性
と感度とを実現するために、例えば、図11に示すシステ
ムにおいて、電子的マルチプライヤ(electronic multi
plier)、コンピュータアルゴリズムなどが単独で、あ
るいは、異なる幾何学的構成、かつ/または上述のテー
パのような材料と組み合わされて用いられるには、実際
は、いくつかの材料が変わればよく、それによって、こ
の非線形性は、改善される。したがって、軸方向に動く
と、LYTまたはLXTのどちらにも合計のインダクタンス
の変化が生じ、このインダクタンスの変化は、ライン53
上に軸方向の位置を表す符号付きの電圧出力を発生す
る。
【0112】図16〜図18は、図9および図10に示す実施
例の構成と類似のセンサおよびロータアセンブリの他の
実施例を示す。センサアセンブリ5''は、2つの実施例
において同一であるが、ロータアセンブリ6''''のロー
タラミネーション積層12Yおよび12Xの各々には、軸の
平坦部が4つ刻まれている。これらの平坦部によって、
本発明のモニタシステムは、後述するように、シャフト
7の回転の向きおよび速度を検出することができる。具
体的には、ロータラミネーション積層12Yは、2つの平
坦部Y1およびY2を有している。ロータラミネーショ
ン積層12Xは、2つの平坦部X1およびX2を有してい
る。各ロータラミネーション積層に設けられた同じ種類
の平坦部(例えば、X1、X1およびX2、X2)は1
80°角度がずらされて配置されている。同時に違う種
類の平坦部(例えば、X1、X2およびY1、Y2)
は、図17に示すように、各ステータラミネーション積層
上のコイルの間を2等分する中心線と交わるように一定
の角度を置いて配置されている。ロータラミネーション
積層16Xおよび16Yは、コイル対XAおよびXB、およ
びコイル対YAおよびYB間のずれと対応するように、
互いに90°ずれている。これにより、LYTまたはLXT
の両方が、同時にしかも等しくロータの平坦部の影響を
受けないことが確実になる。
例の構成と類似のセンサおよびロータアセンブリの他の
実施例を示す。センサアセンブリ5''は、2つの実施例
において同一であるが、ロータアセンブリ6''''のロー
タラミネーション積層12Yおよび12Xの各々には、軸の
平坦部が4つ刻まれている。これらの平坦部によって、
本発明のモニタシステムは、後述するように、シャフト
7の回転の向きおよび速度を検出することができる。具
体的には、ロータラミネーション積層12Yは、2つの平
坦部Y1およびY2を有している。ロータラミネーショ
ン積層12Xは、2つの平坦部X1およびX2を有してい
る。各ロータラミネーション積層に設けられた同じ種類
の平坦部(例えば、X1、X1およびX2、X2)は1
80°角度がずらされて配置されている。同時に違う種
類の平坦部(例えば、X1、X2およびY1、Y2)
は、図17に示すように、各ステータラミネーション積層
上のコイルの間を2等分する中心線と交わるように一定
の角度を置いて配置されている。ロータラミネーション
積層16Xおよび16Yは、コイル対XAおよびXB、およ
びコイル対YAおよびYB間のずれと対応するように、
互いに90°ずれている。これにより、LYTまたはLXT
の両方が、同時にしかも等しくロータの平坦部の影響を
受けないことが確実になる。
【0113】このような構成の結果、ロータラミネーシ
ョン積層が1回転する間には、対応するステータラミネ
ーション積層に対して、4つの異なる整合(alignmen
t)のしかたが可能である。例えば、ロータラミネーシ
ョン積層12Yがステータラミネーション積層16Yに対し
て整合することを考えれば、次の場合がある。
ョン積層が1回転する間には、対応するステータラミネ
ーション積層に対して、4つの異なる整合(alignmen
t)のしかたが可能である。例えば、ロータラミネーシ
ョン積層12Yがステータラミネーション積層16Yに対し
て整合することを考えれば、次の場合がある。
【0114】(1) 平坦部Y1が、それぞれコイルYB2
およびYA1に整合して、平坦部Y2が、それぞれコイ
ルYB1およびYA2に整合している。
およびYA1に整合して、平坦部Y2が、それぞれコイ
ルYB1およびYA2に整合している。
【0115】(2) 平坦部Y1が、それぞれコイルYB1
およびYA2に整合して、平坦部Y2は、いずれのコイ
ルにも整合しない。
およびYA2に整合して、平坦部Y2は、いずれのコイ
ルにも整合しない。
【0116】(3) 平坦部Y2が、それぞれコイルYB2
およびYA1に整合して、平坦部Y1が、いずれのコイ
ルにも整合しない。
およびYA1に整合して、平坦部Y1が、いずれのコイ
ルにも整合しない。
【0117】(4) 平坦部Y1もY2も、いずれのコイル
にも整合しない。
にも整合しない。
【0118】同様の整合は、ロータラミネーション積層
12X上の平坦部およびステータラミネーション積層16X
についてもあてはまる。
12X上の平坦部およびステータラミネーション積層16X
についてもあてはまる。
【0119】好ましい実施例においては、平坦部Y1お
よびX1は、既知の半径方向の深さ、例えば回転の軸A
1に対して0.010インチの深さ、をもつ弦であり、
平坦部Y2およびX2は、異なる深さ、例えば0.02
0インチの深さをもつ。これらの平坦部は、コイルおよ
び対応するロータラミネーション積層の間の実効ギャッ
プを変化させるように作用する。例えば、ロータアセン
ブリ6''''の回転中、与えられた時刻において上記の
(1)〜(4)のどの整合かによって、コイル対を通る磁束の
パス(flux path)に生じるギャップの実効的な差が、
0.0、0.010、0.030および0.020イン
チの間を順に変化する。したがって、例えば、もし平坦
部Y1だけが、それぞれコイルYA2およびYB1の下
に位置すると、コイルYAの平均ギャップは0.005
インチだけ減少し、その結果、LYAは数4にしたがい減
少する。同様に、LYBの値も同時に減少しうる。したが
って、LYTの値は、0.010インチの実効ギャップの
変化にしたがい減少する。LXTについても同様の議論が
なりたち、同時にLXTが変化することも起こりうる。平
坦部Y1、X1およびY2、X2がすべて各コイルに整
合すると、LYTおよびLXTの値が0.030インチ分だ
け減少する。平坦部Y2、X2だけが各コイルに整合し
た場合は、LYTおよびLXTの値は0.020インチ分だ
け減少する。
よびX1は、既知の半径方向の深さ、例えば回転の軸A
1に対して0.010インチの深さ、をもつ弦であり、
平坦部Y2およびX2は、異なる深さ、例えば0.02
0インチの深さをもつ。これらの平坦部は、コイルおよ
び対応するロータラミネーション積層の間の実効ギャッ
プを変化させるように作用する。例えば、ロータアセン
ブリ6''''の回転中、与えられた時刻において上記の
(1)〜(4)のどの整合かによって、コイル対を通る磁束の
パス(flux path)に生じるギャップの実効的な差が、
0.0、0.010、0.030および0.020イン
チの間を順に変化する。したがって、例えば、もし平坦
部Y1だけが、それぞれコイルYA2およびYB1の下
に位置すると、コイルYAの平均ギャップは0.005
インチだけ減少し、その結果、LYAは数4にしたがい減
少する。同様に、LYBの値も同時に減少しうる。したが
って、LYTの値は、0.010インチの実効ギャップの
変化にしたがい減少する。LXTについても同様の議論が
なりたち、同時にLXTが変化することも起こりうる。平
坦部Y1、X1およびY2、X2がすべて各コイルに整
合すると、LYTおよびLXTの値が0.030インチ分だ
け減少する。平坦部Y2、X2だけが各コイルに整合し
た場合は、LYTおよびLXTの値は0.020インチ分だ
け減少する。
【0120】後述するように、本発明によるシステム
は、回転の速度および向きを決定するため、電子的な比
較器回路を利用して、平坦部による実効ギャップの変化
にともなうインダクタンスの変化を検出している。図12
は、回転の速度および向きを検出するために、図11の回
路と結合される付加回路の略線図である。この実施例に
おいては、図16および図17のロータアセンブリ6''''
は、図11についてもともと説明されたロータアセンブリ
6''の代わりに用いられている。理解しやすくするため
に、図12は、図11に示す要素を数多く用いている(オペ
アンプ39および40の入力から始まっている)。後述の理
由により、図11および図12に表されるシステムは前述し
たのと同様に、ロータアセンブリ6''''の半径方向およ
び軸方向の位置を検出するのに使われる。したがって、
回転の速度および方向に関して、システム30''における
違いだけを詳細に説明することにする。
は、回転の速度および向きを決定するため、電子的な比
較器回路を利用して、平坦部による実効ギャップの変化
にともなうインダクタンスの変化を検出している。図12
は、回転の速度および向きを検出するために、図11の回
路と結合される付加回路の略線図である。この実施例に
おいては、図16および図17のロータアセンブリ6''''
は、図11についてもともと説明されたロータアセンブリ
6''の代わりに用いられている。理解しやすくするため
に、図12は、図11に示す要素を数多く用いている(オペ
アンプ39および40の入力から始まっている)。後述の理
由により、図11および図12に表されるシステムは前述し
たのと同様に、ロータアセンブリ6''''の半径方向およ
び軸方向の位置を検出するのに使われる。したがって、
回転の速度および方向に関して、システム30''における
違いだけを詳細に説明することにする。
【0121】具体的には、アンプ39の出力は、アンプの
出力をフィルタリングするバンドパスフィルタ90にも接
続されている。RMS−DC電圧コンバータ92は、その
出力として、フィルタ90から出力される電圧の平均直流
電圧を出力する。検出器92からの出力は、ローパスフィ
ルタ94によってフィルタリングされ、アンプ96によって
増幅される。スイッチS4(図11)は、接点C1および
C2が接点NO1およびNO2を介して接続される位置
にあり、スイッチS5が、接点C1が接点C2に接続さ
れる位置にあれば、アンプ96および97の出力は、直列に
接続されたコイル対YAおよびYBにかかる電圧を表
す。
出力をフィルタリングするバンドパスフィルタ90にも接
続されている。RMS−DC電圧コンバータ92は、その
出力として、フィルタ90から出力される電圧の平均直流
電圧を出力する。検出器92からの出力は、ローパスフィ
ルタ94によってフィルタリングされ、アンプ96によって
増幅される。スイッチS4(図11)は、接点C1および
C2が接点NO1およびNO2を介して接続される位置
にあり、スイッチS5が、接点C1が接点C2に接続さ
れる位置にあれば、アンプ96および97の出力は、直列に
接続されたコイル対YAおよびYBにかかる電圧を表
す。
【0122】コイル対YAおよびYBにかかる電圧は、
コイルYA1、YA2、YB1およびYB2に対してさ
まざまな整合の状態をとりながら回転する平坦部Y1お
よびY2の関数として時間とともに変化する。上述の理
由で、ロータアセンブリ6''''が回転すると平均ギャッ
プ変化は、各コイル対に対する平坦部の位置に依存し
て、0.0、0.010、0.020または0.030
インチのどれかをとり、これにより、インダクタンスに
も対応する変化が生じ、コイルにかかる電圧も変化す
る。ライン97の絶対値のピークは、すべての平坦部の中
心が各コイルの中心を横切るとき(つまり、すべての平
坦部がコイルに整合したとき)に生じる。同じことは、
コイルXについて、ロータラミネーション積層12X上の
平坦部についてもあてはまる。
コイルYA1、YA2、YB1およびYB2に対してさ
まざまな整合の状態をとりながら回転する平坦部Y1お
よびY2の関数として時間とともに変化する。上述の理
由で、ロータアセンブリ6''''が回転すると平均ギャッ
プ変化は、各コイル対に対する平坦部の位置に依存し
て、0.0、0.010、0.020または0.030
インチのどれかをとり、これにより、インダクタンスに
も対応する変化が生じ、コイルにかかる電圧も変化す
る。ライン97の絶対値のピークは、すべての平坦部の中
心が各コイルの中心を横切るとき(つまり、すべての平
坦部がコイルに整合したとき)に生じる。同じことは、
コイルXについて、ロータラミネーション積層12X上の
平坦部についてもあてはまる。
【0123】したがって、アンプ96の出力は、コイル対
YAおよびYBに対する平坦部対Y1、Y2の位置を表
す。しかし、対向する平坦部対Y1、Y2およびX1、
X2の効果は、アンプ52の出力において半径方向および
軸方向動きの前述した検出方法に影響を及ぼさない。し
たがってアンプ52の出力は、比較器回路100に入力され
る基準電圧の役割をする。アンプ96の出力も比較器回路
100に入力される。比較器回路100は、ライン97の信号を
ライン53に与えられた基準電圧と比較する。比較器回路
100は、ライン97および53の信号の差が、前述の理由に
より0.010、0.020および0.030インチの
平均実効ギャップにおける変化にあたる量だけ変わるた
びに、ライン102に電圧パルスを出力するように設計さ
れている。各パルスの振幅は、図12に示すように平均実
効ギャップの変化に比例するように選ばれている。その
ような比較器回路100の設計および構成は、本発明の開
示をみれば、当業者には明らかだろう。したがって、こ
れ以上詳細に述べることはしない。
YAおよびYBに対する平坦部対Y1、Y2の位置を表
す。しかし、対向する平坦部対Y1、Y2およびX1、
X2の効果は、アンプ52の出力において半径方向および
軸方向動きの前述した検出方法に影響を及ぼさない。し
たがってアンプ52の出力は、比較器回路100に入力され
る基準電圧の役割をする。アンプ96の出力も比較器回路
100に入力される。比較器回路100は、ライン97の信号を
ライン53に与えられた基準電圧と比較する。比較器回路
100は、ライン97および53の信号の差が、前述の理由に
より0.010、0.020および0.030インチの
平均実効ギャップにおける変化にあたる量だけ変わるた
びに、ライン102に電圧パルスを出力するように設計さ
れている。各パルスの振幅は、図12に示すように平均実
効ギャップの変化に比例するように選ばれている。その
ような比較器回路100の設計および構成は、本発明の開
示をみれば、当業者には明らかだろう。したがって、こ
れ以上詳細に述べることはしない。
【0124】ライン102の比較器回路は、比較器105A〜
105Cの非反転入力に接続されている。抵抗R1〜R4
は、直流電源電圧VCCとグラウンドとの間に直列に接続
されて、分圧器網107を形成する。抵抗R1およびR
2、R2およびR3、およびR3およびR4の間のノー
ドは、それぞれ比較器105A〜105Cの反転入力に接続さ
れている。抵抗R1〜R4の値は、ライン102のパルス
が0.030インチのギャップ変化を表すときには、比
較器105A〜105Cすべての出力が論理「ロー」レベルか
ら論理「ハイ」レベルへ変わる。ライン102のパルスが
0.020インチのギャップ変化を表すときは、比較器
105Bおよび105Cの出力だけが論理「ロー」から論理
「ハイ」に変わる。ライン102のパルスが0.010イ
ンチのギャップ変化を表すときには、比較器105Cの出
力だけが論理「ロー」から論理「ハイ」に変わる。
105Cの非反転入力に接続されている。抵抗R1〜R4
は、直流電源電圧VCCとグラウンドとの間に直列に接続
されて、分圧器網107を形成する。抵抗R1およびR
2、R2およびR3、およびR3およびR4の間のノー
ドは、それぞれ比較器105A〜105Cの反転入力に接続さ
れている。抵抗R1〜R4の値は、ライン102のパルス
が0.030インチのギャップ変化を表すときには、比
較器105A〜105Cすべての出力が論理「ロー」レベルか
ら論理「ハイ」レベルへ変わる。ライン102のパルスが
0.020インチのギャップ変化を表すときは、比較器
105Bおよび105Cの出力だけが論理「ロー」から論理
「ハイ」に変わる。ライン102のパルスが0.010イ
ンチのギャップ変化を表すときには、比較器105Cの出
力だけが論理「ロー」から論理「ハイ」に変わる。
【0125】ロータアセンブリ6''''が回転すると、各
コイル対YAおよびYBは、1回毎に平坦部対Y1、Y
2と2回合うことになる。よって、0.030インチの
ギャップ変化に対応するパルスは、1回転に2回発生す
る。その結果、ライン110の比較器105Aからの出力は、
ロータアセンブリ6''''の回転速度の2倍の周波数をも
ったパルス信号になる。ライン110の出力は、CPU/
ディスプレイ55に与えられ、従来の手段を用いて、回転
の速度の表示をおこなうように処理される。
コイル対YAおよびYBは、1回毎に平坦部対Y1、Y
2と2回合うことになる。よって、0.030インチの
ギャップ変化に対応するパルスは、1回転に2回発生す
る。その結果、ライン110の比較器105Aからの出力は、
ロータアセンブリ6''''の回転速度の2倍の周波数をも
ったパルス信号になる。ライン110の出力は、CPU/
ディスプレイ55に与えられ、従来の手段を用いて、回転
の速度の表示をおこなうように処理される。
【0126】それぞれ図4および図11に示される分析回
路32および32''がコイルのインダクタンス間の差分を比
較して半径方向の動きを検出することを考えれば、平坦
部は、ここに記載の半径方向検出方法には、与える影響
が非常に少ないことがわかる。図4および図11に関して
述べられた軸方向の動きを決定する方法も図16〜図18の
構成によっては影響を受けないことがわかる。その結
果、図16〜図18のセンサおよびロータアセンブリは、コ
モンモードノイズを低減しつつも、同様にして半径方向
および軸方向の動きを検出するのに利用できる。
路32および32''がコイルのインダクタンス間の差分を比
較して半径方向の動きを検出することを考えれば、平坦
部は、ここに記載の半径方向検出方法には、与える影響
が非常に少ないことがわかる。図4および図11に関して
述べられた軸方向の動きを決定する方法も図16〜図18の
構成によっては影響を受けないことがわかる。その結
果、図16〜図18のセンサおよびロータアセンブリは、コ
モンモードノイズを低減しつつも、同様にして半径方向
および軸方向の動きを検出するのに利用できる。
【0127】さらに本発明によれば、ロータアセンブリ
6''''の回転の向きを、平坦部を用いることで確定する
ことができる。回転の向きを決定するときは、図11のス
イッチS4およびS5の位置を、回転速度を測定する上
述の場合と同じにする。図17に示すように、平坦部X
1、X2およびY1、Y2は、各ロータラミネーション
積層12Xおよび12Y上に交互に配置されている。したが
って、ロータアセンブリ6''''の回転の向きにしたがっ
て、比較器回路100の出力は、時間軸上に並んだパルス
列になり、この順番から回転の向きがわかる。具体的に
は、例えば、もしロータアセンブリ6''''が半時計回り
(CCW)に回転すれば、比較器回路100の出力は、
0.020インチ、0.030インチおよび0.010
インチの実効平均ギャップ変化に対応するパルスが時間
軸上に並んだパルス列となり、この順番で繰り返され
る。同様に、もしロータアセンブリ6''''が時計回り
(CW)に回転すれば、比較器回路100の出力は、比較
器回路100の出力は、0.010インチ、0.030イ
ンチおよび0.020インチの実効平均ギャップ変化に
対応するパルスが時間軸上に並んだパルス列となり、こ
の順番で繰り返される。
6''''の回転の向きを、平坦部を用いることで確定する
ことができる。回転の向きを決定するときは、図11のス
イッチS4およびS5の位置を、回転速度を測定する上
述の場合と同じにする。図17に示すように、平坦部X
1、X2およびY1、Y2は、各ロータラミネーション
積層12Xおよび12Y上に交互に配置されている。したが
って、ロータアセンブリ6''''の回転の向きにしたがっ
て、比較器回路100の出力は、時間軸上に並んだパルス
列になり、この順番から回転の向きがわかる。具体的に
は、例えば、もしロータアセンブリ6''''が半時計回り
(CCW)に回転すれば、比較器回路100の出力は、
0.020インチ、0.030インチおよび0.010
インチの実効平均ギャップ変化に対応するパルスが時間
軸上に並んだパルス列となり、この順番で繰り返され
る。同様に、もしロータアセンブリ6''''が時計回り
(CW)に回転すれば、比較器回路100の出力は、比較
器回路100の出力は、0.010インチ、0.030イ
ンチおよび0.020インチの実効平均ギャップ変化に
対応するパルスが時間軸上に並んだパルス列となり、こ
の順番で繰り返される。
【0128】ライン102の比較器回路100から与えられる
パルスは、対応するパルスに同期して、比較器105A〜1
05Cの出力を論理「ロー」から論理「ハイ」にトリップ
させる。回転の向きを調べるため、比較器105A〜105C
に接続された検出回路120は、ライン102に与えられたパ
ルス列の順序を検出する。具体的には、検出回路120
は、イクスクルーシブOR(XOR、排他的論理和)ゲ
ート122、セット・リセット(SR)フリップフロップ1
23、およびデータ(D)フリップフロップ124を有す
る。比較器105Bおよび105Cの出力は、XORゲート12
2の各入力に接続されている。その結果、XORゲート1
22の出力は、0.010インチの平均ギャップ変化に対
応するパルスがライン102に現れているときだけ、論理
「1」になる。XORゲート122の出力は、SRフリッ
プフロップ123のリセット入力に接続されている。同時
に、比較器105Bの出力は、SRフリップフロップ123の
セット入力に接続されている。そのため、0.020の
平均ギャップ変化に対応するライン102のパルスは、S
Rフリップフロップ123のQ出力を論理「1」にセット
する。0.010の平均ギャップ変化に対応するライン
102上のパルスは、いっぽう、SRフリップフロップ123
のQ出力を論理「0」にセットする。
パルスは、対応するパルスに同期して、比較器105A〜1
05Cの出力を論理「ロー」から論理「ハイ」にトリップ
させる。回転の向きを調べるため、比較器105A〜105C
に接続された検出回路120は、ライン102に与えられたパ
ルス列の順序を検出する。具体的には、検出回路120
は、イクスクルーシブOR(XOR、排他的論理和)ゲ
ート122、セット・リセット(SR)フリップフロップ1
23、およびデータ(D)フリップフロップ124を有す
る。比較器105Bおよび105Cの出力は、XORゲート12
2の各入力に接続されている。その結果、XORゲート1
22の出力は、0.010インチの平均ギャップ変化に対
応するパルスがライン102に現れているときだけ、論理
「1」になる。XORゲート122の出力は、SRフリッ
プフロップ123のリセット入力に接続されている。同時
に、比較器105Bの出力は、SRフリップフロップ123の
セット入力に接続されている。そのため、0.020の
平均ギャップ変化に対応するライン102のパルスは、S
Rフリップフロップ123のQ出力を論理「1」にセット
する。0.010の平均ギャップ変化に対応するライン
102上のパルスは、いっぽう、SRフリップフロップ123
のQ出力を論理「0」にセットする。
【0129】SRフリップフロップ123のQ出力は、D
フリップフロップのD入力に接続されており、比較器10
5Aの出力は、Dフリップフロップ124のクロックとして
はたらく。もしロータアセンブリ6''''が時計回り(C
W)に回転していれば、ライン102の時間軸上に並んだ
パルス列は、0.010、0.030および0.020
インチに相当し、上述のようにこの順番に並ぶ。0.0
10インチパルスが発生すると、SRフリップフロップ
123のQ出力は、0.010パルスの間だけ、論理
「0」にリセットされる。続いて0.030パルスが発
生すると、SRフリップフロップ123のQ出力が論理
「0」の状態でクロックが発生し、その結果、Dフリッ
プフロップ124のQ出力がライン130において論理「0」
になり、Qバー出力はライン131において論理「1」に
なる。0.030パルスの後に、0.020パルスは、
SRフリップフロップ123をセットし、SRフリップフ
ロップ123のQ出力を論理「1」レベルにする。しかし
Dフリップフロップ124は、次の0.030パルスまで
状態を変えることができず、したがって、QおよびQバ
ー出力は、CW回転を示す、それぞれ論理「0」および
「1」レベルを維持する。
フリップフロップのD入力に接続されており、比較器10
5Aの出力は、Dフリップフロップ124のクロックとして
はたらく。もしロータアセンブリ6''''が時計回り(C
W)に回転していれば、ライン102の時間軸上に並んだ
パルス列は、0.010、0.030および0.020
インチに相当し、上述のようにこの順番に並ぶ。0.0
10インチパルスが発生すると、SRフリップフロップ
123のQ出力は、0.010パルスの間だけ、論理
「0」にリセットされる。続いて0.030パルスが発
生すると、SRフリップフロップ123のQ出力が論理
「0」の状態でクロックが発生し、その結果、Dフリッ
プフロップ124のQ出力がライン130において論理「0」
になり、Qバー出力はライン131において論理「1」に
なる。0.030パルスの後に、0.020パルスは、
SRフリップフロップ123をセットし、SRフリップフ
ロップ123のQ出力を論理「1」レベルにする。しかし
Dフリップフロップ124は、次の0.030パルスまで
状態を変えることができず、したがって、QおよびQバ
ー出力は、CW回転を示す、それぞれ論理「0」および
「1」レベルを維持する。
【0130】0.010、0.030および0.020
インチに対応する、時間軸上で順序づけられたパルス列
は、ロータアセンブリ6''''が時計回りに回転し続ける
限りライン102上で繰り返して入力され続ける。その結
果、Dフリップフロップ124のQおよびQバー出力は、
それぞれ論理「0」および「1」レベルを維持し、それ
により時計回りの回転であることが示される。Dフリッ
プフロップ124の出力は、CPUおよび/またはディス
プレイ55に結合され、時計回りの回転であることを伝え
る。
インチに対応する、時間軸上で順序づけられたパルス列
は、ロータアセンブリ6''''が時計回りに回転し続ける
限りライン102上で繰り返して入力され続ける。その結
果、Dフリップフロップ124のQおよびQバー出力は、
それぞれ論理「0」および「1」レベルを維持し、それ
により時計回りの回転であることが示される。Dフリッ
プフロップ124の出力は、CPUおよび/またはディス
プレイ55に結合され、時計回りの回転であることを伝え
る。
【0131】もし、ロータアセンブリ6''''が、反時計
回り(CCW)に回転しているなら、逆に、ライン102
の時間軸上のパルス列は、上述のように0.020、
0.030および0.010インチの順番に並ぶ。0.
020パルスが発生すると、比較器105Bの出力がハイ
になり、SRフリップフロップ123をセットし、その結
果、そのQ出力は、論理「1」レベルになる。0.03
0パルスが発生すると、SRフリップフロップ123のQ
出力が論理「1」の状態でクロックが発生し、ライン13
0のDフリップフロップ124のQ出力は、論理「1」レベ
ルになり、ライン131のQバー出力は、論理「0」レベ
ルになる。次にライン102に0.010パルスが発生す
るとSRフリップフロップのQ出力は、論理「0」にリ
セットされるが、Dフリップフロップ124は状態が変わ
らず、したがってQおよびQバーの出力は、CCW回転
を示す、それぞれ論理「1」および「0」レベルのまま
である。
回り(CCW)に回転しているなら、逆に、ライン102
の時間軸上のパルス列は、上述のように0.020、
0.030および0.010インチの順番に並ぶ。0.
020パルスが発生すると、比較器105Bの出力がハイ
になり、SRフリップフロップ123をセットし、その結
果、そのQ出力は、論理「1」レベルになる。0.03
0パルスが発生すると、SRフリップフロップ123のQ
出力が論理「1」の状態でクロックが発生し、ライン13
0のDフリップフロップ124のQ出力は、論理「1」レベ
ルになり、ライン131のQバー出力は、論理「0」レベ
ルになる。次にライン102に0.010パルスが発生す
るとSRフリップフロップのQ出力は、論理「0」にリ
セットされるが、Dフリップフロップ124は状態が変わ
らず、したがってQおよびQバーの出力は、CCW回転
を示す、それぞれ論理「1」および「0」レベルのまま
である。
【0132】0.020、0.030および0.010
インチに対応する、時間軸上で順序づけられたパルス列
は、ロータアセンブリ6''''が反時計回りに回転し続け
る限りライン102上で繰り返して入力され続ける。その
結果、Dフリップフロップ124のQおよびQバー出力
は、それぞれ論理「1」および「0」レベルを維持し、
それにより反時計回りの回転であることが示される。D
フリップフロップ124の出力は、CPUおよび/または
ディスプレイ55に結合され、反時計回りの回転であるこ
とを伝える。
インチに対応する、時間軸上で順序づけられたパルス列
は、ロータアセンブリ6''''が反時計回りに回転し続け
る限りライン102上で繰り返して入力され続ける。その
結果、Dフリップフロップ124のQおよびQバー出力
は、それぞれ論理「1」および「0」レベルを維持し、
それにより反時計回りの回転であることが示される。D
フリップフロップ124の出力は、CPUおよび/または
ディスプレイ55に結合され、反時計回りの回転であるこ
とを伝える。
【0133】好ましい実施例においては、ロータアセン
ブリの物理的回転の属性を表現するために平坦部が用い
られているが、実効ギャップ変化の異なる値を発生する
には他の方法もあることがわかるだろう。例えば、ロー
タアセンブリ6''''は、平坦部の代わりに、溝、切り欠
き(slot)または挿入された材料の組を含んでいてもよ
い。これらは、幅や材料の特性が異なるために、回転の
速度および向きの検出において同じ結果が得られるもの
である。これらの異なる技術の各々、およびそれらと等
価な技術は、本発明の範囲内であると考えられる。
ブリの物理的回転の属性を表現するために平坦部が用い
られているが、実効ギャップ変化の異なる値を発生する
には他の方法もあることがわかるだろう。例えば、ロー
タアセンブリ6''''は、平坦部の代わりに、溝、切り欠
き(slot)または挿入された材料の組を含んでいてもよ
い。これらは、幅や材料の特性が異なるために、回転の
速度および向きの検出において同じ結果が得られるもの
である。これらの異なる技術の各々、およびそれらと等
価な技術は、本発明の範囲内であると考えられる。
【0134】さて再び図19を参照し、本発明によるモニ
タシステムのさらに他の実施例を説明する。軸方向およ
び半径方向の位置を検出することに関しては、システム
およびその動作は、図11において述べたのと同様であ
る。したがって、軸方向および半径方向の位置の検出に
関しては、システムの動作を繰り返して説明はしない。
タシステムのさらに他の実施例を説明する。軸方向およ
び半径方向の位置を検出することに関しては、システム
およびその動作は、図11において述べたのと同様であ
る。したがって、軸方向および半径方向の位置の検出に
関しては、システムの動作を繰り返して説明はしない。
【0135】しかしシステムは、さらにシステムの動作
温度を調べる手段を有している。システムは、回路から
電源33を切り離し、定電流源150および温度による抵抗
値変化の少ない抵抗152を回路に接続するためのスイッ
チS6を有する。さらにシステムは、加算回路47の出力
を直接、アンプ52の入力に接続することもできるように
スイッチS7も有する。特に、スイッチS6およびS4
が点線で示されるような位置にあり、スイッチS5が示
されている元の位置にあるときは、コイル対XA、X
B、YAおよびYBはすべて直列に接続される。直列接
続されたコイル対は、基準抵抗152とノード82において
直列に接続され、電流源150の端子間に分圧器を形成す
る。
温度を調べる手段を有している。システムは、回路から
電源33を切り離し、定電流源150および温度による抵抗
値変化の少ない抵抗152を回路に接続するためのスイッ
チS6を有する。さらにシステムは、加算回路47の出力
を直接、アンプ52の入力に接続することもできるように
スイッチS7も有する。特に、スイッチS6およびS4
が点線で示されるような位置にあり、スイッチS5が示
されている元の位置にあるときは、コイル対XA、X
B、YAおよびYBはすべて直列に接続される。直列接
続されたコイル対は、基準抵抗152とノード82において
直列に接続され、電流源150の端子間に分圧器を形成す
る。
【0136】ノード82における電圧は、ライン153を介
してオペアンプ39および40の非反転入力に入力される。
オペアンプ40の出力は、基準抵抗152にかかる電圧を表
し、オペアンプ39の出力は、コイル対XA、XB、YA
およびYBにかかる電圧を表すことが理解できるだろ
う。ライン43および44の出力は、ライン47aの基準信号
とともに加算され、加算回路47によって効果的に比較さ
れる。加算回路47の出力は、コイル対にかかる電圧およ
び基準抵抗152にかかる電圧の差を示す。この信号は、
アンプ52の入力に直接、入力され、出力信号はCPUお
よび/またはディスプレイ55に与えられる。
してオペアンプ39および40の非反転入力に入力される。
オペアンプ40の出力は、基準抵抗152にかかる電圧を表
し、オペアンプ39の出力は、コイル対XA、XB、YA
およびYBにかかる電圧を表すことが理解できるだろ
う。ライン43および44の出力は、ライン47aの基準信号
とともに加算され、加算回路47によって効果的に比較さ
れる。加算回路47の出力は、コイル対にかかる電圧およ
び基準抵抗152にかかる電圧の差を示す。この信号は、
アンプ52の入力に直接、入力され、出力信号はCPUお
よび/またはディスプレイ55に与えられる。
【0137】インダクタンスセンサのコイルはどれも導
線を有しており、この導線の抵抗は、その周囲の温度に
よって直接、変化する。このよく知られた特性は、以下
の式で表現できる。
線を有しており、この導線の抵抗は、その周囲の温度に
よって直接、変化する。このよく知られた特性は、以下
の式で表現できる。
【0138】
【数7】
【0139】したがって、コイル対XA、XB、YAお
よびYBにかかる電圧の変化(これは抵抗の変化を表
す)と、基準抵抗152にかかる電圧(これは一定の抵抗
を表す)とを比較すれば、合計の抵抗、つまり平均コイ
ル温度を示す、アンプ52の出力における電圧が得られ
る。平均コイル温度は、もちろん、コイルの置かれた環
境に関係する。その結果、アンプ52の出力は、コイルの
動作環境を反映するものとなる。好ましくは、抵抗152
の抵抗値は、コイル対の合成されたコイル抵抗RLX+R
LYが、都合のよい温度、例えば27℃の抵抗と等しいよう
に選ばれる。温度によらず一定の抵抗値をもつ抵抗152
は、炉で安定化されたり、温度特性が等しいが、逆の特
性をもつ2つの抵抗からできていたりする。これらの特
性は、材料に依存し、これらの特殊な抵抗素子の、負の
温度係数(NTC:Negative Temperature Coefficien
t)および正の温度係数(PTC:Positive Temperatur
e Coefficient)などとよばれる。
よびYBにかかる電圧の変化(これは抵抗の変化を表
す)と、基準抵抗152にかかる電圧(これは一定の抵抗
を表す)とを比較すれば、合計の抵抗、つまり平均コイ
ル温度を示す、アンプ52の出力における電圧が得られ
る。平均コイル温度は、もちろん、コイルの置かれた環
境に関係する。その結果、アンプ52の出力は、コイルの
動作環境を反映するものとなる。好ましくは、抵抗152
の抵抗値は、コイル対の合成されたコイル抵抗RLX+R
LYが、都合のよい温度、例えば27℃の抵抗と等しいよう
に選ばれる。温度によらず一定の抵抗値をもつ抵抗152
は、炉で安定化されたり、温度特性が等しいが、逆の特
性をもつ2つの抵抗からできていたりする。これらの特
性は、材料に依存し、これらの特殊な抵抗素子の、負の
温度係数(NTC:Negative Temperature Coefficien
t)および正の温度係数(PTC:Positive Temperatur
e Coefficient)などとよばれる。
【0140】図20は、キャンドモータポンプ200に利用
された本発明のモニタシステム30を示す。センサアセン
ブリ5およびロータアセンブリ6は、それぞれロータキ
ャン14およびステータキャン17に封入されている。ステ
ータアセンブリ5の中にあるコイルからの配線は、ステ
ータハウジング202の中に納められており、コイルを制
御パネル204の中にある分析回路32に接続している。こ
こで述べる他の実施例によるモニタシステム30は、10
00分の数インチ以内のシャフトの位置を検出すること
ができる。さらに、ロータアセンブリ6およびステータ
アセンブリ5が、それぞれのキャンの中に別々に封入す
ることができるので、モニタシステム30は、液体の環境
によって影響を受けない。またモニタシステム30は、ス
テータキャンにもロータキャンにも貫通孔を設ける必要
がない。
された本発明のモニタシステム30を示す。センサアセン
ブリ5およびロータアセンブリ6は、それぞれロータキ
ャン14およびステータキャン17に封入されている。ステ
ータアセンブリ5の中にあるコイルからの配線は、ステ
ータハウジング202の中に納められており、コイルを制
御パネル204の中にある分析回路32に接続している。こ
こで述べる他の実施例によるモニタシステム30は、10
00分の数インチ以内のシャフトの位置を検出すること
ができる。さらに、ロータアセンブリ6およびステータ
アセンブリ5が、それぞれのキャンの中に別々に封入す
ることができるので、モニタシステム30は、液体の環境
によって影響を受けない。またモニタシステム30は、ス
テータキャンにもロータキャンにも貫通孔を設ける必要
がない。
【0141】図21は、本発明の他の実施例を示してお
り、この実施例においては、冗長な(redundant)セン
サが、設けられているために、回転シャフト7の非均一
性または異常を検出することができ、感度を増すことが
できる。図21の実施例は、インダクタンスセンサアセン
ブリの対5Aおよび5Bを有し、それぞれは、図2に示
したインダクタンスセンサアセンブリ5と同一である。
具体的には、センサアセンブリ5Aおよび5Bは、それ
ぞれコイル対XA、XB、YAおよびYBを有する。セ
ンサアセンブリ5Aおよび5Bは、例えば図16の実施例
のようにスペーサ77によって間隔をおかれて固定されて
いる。センサアセンブリ5Aおよび5Bは、ロータアセ
ンブリ6''''のロータラミネーション積層12Yおよび12
Xの近傍に位置しており、例えば図16のロータアセンブ
リと同一のものである。
り、この実施例においては、冗長な(redundant)セン
サが、設けられているために、回転シャフト7の非均一
性または異常を検出することができ、感度を増すことが
できる。図21の実施例は、インダクタンスセンサアセン
ブリの対5Aおよび5Bを有し、それぞれは、図2に示
したインダクタンスセンサアセンブリ5と同一である。
具体的には、センサアセンブリ5Aおよび5Bは、それ
ぞれコイル対XA、XB、YAおよびYBを有する。セ
ンサアセンブリ5Aおよび5Bは、例えば図16の実施例
のようにスペーサ77によって間隔をおかれて固定されて
いる。センサアセンブリ5Aおよび5Bは、ロータアセ
ンブリ6''''のロータラミネーション積層12Yおよび12
Xの近傍に位置しており、例えば図16のロータアセンブ
リと同一のものである。
【0142】各インダクタンスセンサ5Aおよび5Bの
ためのコイル対XA、XB、YAおよびYBは、それぞ
れ分析回路32''Aおよび32''Bに接続されており、これ
らは例えば、図11および図12に示した分析回路32''と同
一である。特に、インダクタンスセンサ5Aのコイル対
XA、XB、YAおよびYBは、分析回路32''Aに接続
されて、上述の原理を用いて、ロータラミネーション積
層12YのX軸およびY軸上の位置を示す出力をライン53
Aに与える。同様に、インダクタンスセンサ5Bのコイ
ル対XA、XB、YAおよびYBは、分析回路32''Bに
接続されて、ロータラミネーション積層12XのX軸およ
びY軸上の位置を示す出力をライン53Bに与える。さら
にスイッチング手段(不図示)は、各センサアセンブリ
のコイル対XAおよびXBが、選択的に他のセンサアセ
ンブリに対応する分析回路32''に接続されるようにし、
Z軸に沿った軸方向の動きは、上述の方法と同じ方法で
各分析回路32''によって検出される。例えば、センサア
センブリ5Aのコイル対YAおよびYBの出力は、セン
サアセンブリ5Bのコイル対XAおよびXBの出力と組
み合わせて、分析回路32''Aによって分析され、ロータ
アセンブリ6''''の軸方向の動きを表す出力をライン53
Aに与える。そのようなスイッチング手段の制御は、C
PU55を介して行われる。
ためのコイル対XA、XB、YAおよびYBは、それぞ
れ分析回路32''Aおよび32''Bに接続されており、これ
らは例えば、図11および図12に示した分析回路32''と同
一である。特に、インダクタンスセンサ5Aのコイル対
XA、XB、YAおよびYBは、分析回路32''Aに接続
されて、上述の原理を用いて、ロータラミネーション積
層12YのX軸およびY軸上の位置を示す出力をライン53
Aに与える。同様に、インダクタンスセンサ5Bのコイ
ル対XA、XB、YAおよびYBは、分析回路32''Bに
接続されて、ロータラミネーション積層12XのX軸およ
びY軸上の位置を示す出力をライン53Bに与える。さら
にスイッチング手段(不図示)は、各センサアセンブリ
のコイル対XAおよびXBが、選択的に他のセンサアセ
ンブリに対応する分析回路32''に接続されるようにし、
Z軸に沿った軸方向の動きは、上述の方法と同じ方法で
各分析回路32''によって検出される。例えば、センサア
センブリ5Aのコイル対YAおよびYBの出力は、セン
サアセンブリ5Bのコイル対XAおよびXBの出力と組
み合わせて、分析回路32''Aによって分析され、ロータ
アセンブリ6''''の軸方向の動きを表す出力をライン53
Aに与える。そのようなスイッチング手段の制御は、C
PU55を介して行われる。
【0143】ライン53Aおよび53Bの出力信号は、それ
ぞれアナログ・ディジタル変換器340によって、ディジ
タル化され、CPU55に入力される。CPU55は、分析
回路32''Aおよび32''Bからの出力を同時にモニタする
ようにプログラムされている。出力の差を分析すること
によって、シャフトの回転の非均一性や他の物理的異常
が検出されうる。例えば、シャフト7が曲がっていると
すれば、ロータアセンブリ6''''の位置は、2つのイン
ダクタンスセンサ5Aおよび5Bについて異なる。X
軸、Y軸およびZ軸についてライン53Aおよび53Bに与
えられる出力を比較すると、非均一性が検出される。さ
らに、冗長なセンサアセンブリを用いれば、システムの
総合的な感度が高まる。また2つより多いセンサアセン
ブリを使えば、システムの冗長性が大きくなり、より多
くの情報をCPU55に与えることができる。
ぞれアナログ・ディジタル変換器340によって、ディジ
タル化され、CPU55に入力される。CPU55は、分析
回路32''Aおよび32''Bからの出力を同時にモニタする
ようにプログラムされている。出力の差を分析すること
によって、シャフトの回転の非均一性や他の物理的異常
が検出されうる。例えば、シャフト7が曲がっていると
すれば、ロータアセンブリ6''''の位置は、2つのイン
ダクタンスセンサ5Aおよび5Bについて異なる。X
軸、Y軸およびZ軸についてライン53Aおよび53Bに与
えられる出力を比較すると、非均一性が検出される。さ
らに、冗長なセンサアセンブリを用いれば、システムの
総合的な感度が高まる。また2つより多いセンサアセン
ブリを使えば、システムの冗長性が大きくなり、より多
くの情報をCPU55に与えることができる。
【0144】本発明は、いくつかの好ましい実施例につ
いて説明されてきたが、当業者ならば、明細書を読み、
理解することで等価なものや変形したものを思いついて
当然である。例えば、上述のモニタシステムは、所望の
透磁率特性をもったロータラミネーションを用いてい
る。しかし、ロータアセンブリ6の周囲に設けられた溝
に配置された挿入材料のようなもので所望特性を得るな
ど、多くの方法がある。
いて説明されてきたが、当業者ならば、明細書を読み、
理解することで等価なものや変形したものを思いついて
当然である。例えば、上述のモニタシステムは、所望の
透磁率特性をもったロータラミネーションを用いてい
る。しかし、ロータアセンブリ6の周囲に設けられた溝
に配置された挿入材料のようなもので所望特性を得るな
ど、多くの方法がある。
【0145】さらに、いくつかの実施例において説明し
てきた本発明は、テーパをもつロータアセンブリ6を用
いることによって、軸方向の動きによる実効ギャップの
変化を利用したが、同じ効果は、既知の関数で軸方向の
透磁率が変化するロータアセンブリ材料を用いても得ら
れる。同様に、好ましい実施例においては、直線型のテ
ーパを用いることが説明されたが、曲線が複合されたも
のなどを用いることも本発明の範囲に入る。さらに、セ
ンサリングは、8つのコイルを有するように説明されて
きたが、それ以外の個数を用いても本発明の範囲から逸
脱するものではない。ここで述べてきたさまざまな実施
例および発明の特徴は、いろいろな方法で組み合わせる
ことが可能である。ここで説明された特定の実施例は、
本発明を表現するものではあるが、これに限定されるも
のではない。加えて、さまざまなタイプのスイッチを含
む実施例が説明されてきた。そのようなスイッチング
は、機械的なスイッチや同じ結果を得るための他のタイ
プのスイッチング手段によっても行うことができる。
てきた本発明は、テーパをもつロータアセンブリ6を用
いることによって、軸方向の動きによる実効ギャップの
変化を利用したが、同じ効果は、既知の関数で軸方向の
透磁率が変化するロータアセンブリ材料を用いても得ら
れる。同様に、好ましい実施例においては、直線型のテ
ーパを用いることが説明されたが、曲線が複合されたも
のなどを用いることも本発明の範囲に入る。さらに、セ
ンサリングは、8つのコイルを有するように説明されて
きたが、それ以外の個数を用いても本発明の範囲から逸
脱するものではない。ここで述べてきたさまざまな実施
例および発明の特徴は、いろいろな方法で組み合わせる
ことが可能である。ここで説明された特定の実施例は、
本発明を表現するものではあるが、これに限定されるも
のではない。加えて、さまざまなタイプのスイッチを含
む実施例が説明されてきた。そのようなスイッチング
は、機械的なスイッチや同じ結果を得るための他のタイ
プのスイッチング手段によっても行うことができる。
【0146】また、本発明は、主にキャンドモータポン
プにおける使用について説明されてきた。しかし、本発
明は、軸の周りに回転可能に固定された物体ならなんで
も、半径方向および軸方向の位置を検出する手段として
利用できる。
プにおける使用について説明されてきた。しかし、本発
明は、軸の周りに回転可能に固定された物体ならなんで
も、半径方向および軸方向の位置を検出する手段として
利用できる。
【0147】本発明は、そのような等価物および変形物
を含み、請求項が規定する発明の範囲にのみ限定される
ものである。
を含み、請求項が規定する発明の範囲にのみ限定される
ものである。
【0148】
【発明の効果】本発明によれば、回転体(ロータ)の半
径方向および軸方向の動きがインダクタンスの変化とし
て検出される。そのため、非接触でロータの位置を測定
できる。またロータおよびステータが封入されている筐
体に貫通孔を設ける必要がない。
径方向および軸方向の動きがインダクタンスの変化とし
て検出される。そのため、非接触でロータの位置を測定
できる。またロータおよびステータが封入されている筐
体に貫通孔を設ける必要がない。
【0149】インダクタンスの変化を検出するインダク
タンスセンサは、回転体の軸に垂直な平面に円状に複数
個配置されているので、半径方向の動きは、磁路のギャ
ップの変化になり、さらにギャップの変化がインダクタ
ンスの変化になる。そのため、半径方向の動きを100
0分の1インチのオーダーで高精度に決定できる。
タンスセンサは、回転体の軸に垂直な平面に円状に複数
個配置されているので、半径方向の動きは、磁路のギャ
ップの変化になり、さらにギャップの変化がインダクタ
ンスの変化になる。そのため、半径方向の動きを100
0分の1インチのオーダーで高精度に決定できる。
【0150】また複数個のインダクタンスセンサのイン
ダクタンスを合計して測定すると、軸方向の動きも高精
度に決定できる。
ダクタンスを合計して測定すると、軸方向の動きも高精
度に決定できる。
【0151】本発明によれば、回転体に設けられたロー
タラミネーションには、テーパが形成されているので、
軸方向の動きの向きによってインダクタンスセンサによ
って検出されるインダクタンスが増減する。このインダ
クタンスの変化を検出すれば、軸方向の動きの向きも決
定できる。
タラミネーションには、テーパが形成されているので、
軸方向の動きの向きによってインダクタンスセンサによ
って検出されるインダクタンスが増減する。このインダ
クタンスの変化を検出すれば、軸方向の動きの向きも決
定できる。
【0152】また回転体に設けられたロータラミネーシ
ョンには、相補的な形の2つのテーパが形成されてお
り、2つのテーパに対応する位置にステータラミネーシ
ョンが配置されているので、2つのギャップによるイン
ダクタンスの変化を検出すれば、軸方向の変化とインダ
クタンスの変化とは、より線形に近くなり、測定に好都
合である。
ョンには、相補的な形の2つのテーパが形成されてお
り、2つのテーパに対応する位置にステータラミネーシ
ョンが配置されているので、2つのギャップによるイン
ダクタンスの変化を検出すれば、軸方向の変化とインダ
クタンスの変化とは、より線形に近くなり、測定に好都
合である。
【0153】インダクタンスの変化を検出するときに、
互いに逆位相の複数のコイル対の出力を加算することに
よってコモンモードノイズは打ち消し合う。その結果、
インダクタンスセンサに誘導される振幅性のノイズが減
少し、高精度な測定が可能になる。
互いに逆位相の複数のコイル対の出力を加算することに
よってコモンモードノイズは打ち消し合う。その結果、
インダクタンスセンサに誘導される振幅性のノイズが減
少し、高精度な測定が可能になる。
【0154】ロータラミネーションの材料の特性を軸方
向に変化させることによって、軸方向の動きとインダク
タンスとの関係を線形に近く設定できる。
向に変化させることによって、軸方向の動きとインダク
タンスとの関係を線形に近く設定できる。
【0155】ロータラミネーションに平坦部が設けられ
ると、ロータの回転する速度を検出できる。また、平坦
部の深さに複数の種類があれば、ロータの回転の向きを
検出できる。
ると、ロータの回転する速度を検出できる。また、平坦
部の深さに複数の種類があれば、ロータの回転の向きを
検出できる。
【0156】インダクタンスセンサに用いられるコイル
の電気抵抗を測定することによって、その周囲の温度が
わかる。
の電気抵抗を測定することによって、その周囲の温度が
わかる。
【0157】冗長なインダクタンスセンサが設けられて
いることにより、軸が曲がっているなどの異常を検出す
ることができる。
いることにより、軸が曲がっているなどの異常を検出す
ることができる。
【0158】本発明によれば、インダクタンスセンサお
よびセンサに磁気的な変化を及ぼす部材は、筐体に封入
されているので、ポンプの使用される環境(処理液体)
の影響を受けにくい。
よびセンサに磁気的な変化を及ぼす部材は、筐体に封入
されているので、ポンプの使用される環境(処理液体)
の影響を受けにくい。
【図1】本発明の一実施例によるセンサリングおよびロ
ータアセンブリの部分断面図である。
ータアセンブリの部分断面図である。
【図2】図1のセンサリングおよびロータアセンブリの
部分平面図である。
部分平面図である。
【図3】図1のセンサリングおよびロータアセンブリ間
の空気または液体のギャップを示す分解図である。
の空気または液体のギャップを示す分解図である。
【図4】ロータアセンブリの半径方向の動きを検出する
ための本発明の第1の実施例の略線図である。
ための本発明の第1の実施例の略線図である。
【図5】ロータアセンブリの半径方向および軸方向の動
きを検出するための本発明の第2の実施例の略線図であ
る。
きを検出するための本発明の第2の実施例の略線図であ
る。
【図6】本発明の他の実施例によるセンサリングおよび
ロータアセンブリの部分断面図である。
ロータアセンブリの部分断面図である。
【図7】図6のセンサリングおよびロータアセンブリの
部分平面図である。
部分平面図である。
【図8】図6の円で囲まれた部分を拡大した図である。
【図9】本発明のさらに他の実施例によるデュアルセン
サリングおよびロータアセンブリの部分断面図である。
サリングおよびロータアセンブリの部分断面図である。
【図10】図9のデュアルセンサリングおよびロータア
センブリの部分平面図である。
センブリの部分平面図である。
【図11】コモンモードノイズを低減しつつ、ロータア
センブリの半径方向および軸方向の動きを検出し、回転
の速度および回転の向きを検出するための本発明の第3
の実施例の略線図である。
センブリの半径方向および軸方向の動きを検出し、回転
の速度および回転の向きを検出するための本発明の第3
の実施例の略線図である。
【図12】コモンモードノイズを低減しつつ、ロータア
センブリの半径方向および軸方向の動きを検出し、回転
の速度および回転の向きを検出するための本発明の第3
の実施例の略線図である。
センブリの半径方向および軸方向の動きを検出し、回転
の速度および回転の向きを検出するための本発明の第3
の実施例の略線図である。
【図13】位相関係に基づいて半径方向および軸方向の
動きを検出するように変形された図11の実施例の略線
図である。
動きを検出するように変形された図11の実施例の略線
図である。
【図14】本発明のさらに他の実施例によるデュアルセ
ンサリングおよびロータアセンブリの部分断面図であ
る。
ンサリングおよびロータアセンブリの部分断面図であ
る。
【図15】図14のデュアルセンサリングおよびロータ
アセンブリの部分平面図である。
アセンブリの部分平面図である。
【図16】本発明のさらに他の実施例による、回転の速
度および回転の向きを検出するための軸の平坦部をもつ
デュアルセンサリングおよびロータアセンブリの部分断
面図である。
度および回転の向きを検出するための軸の平坦部をもつ
デュアルセンサリングおよびロータアセンブリの部分断
面図である。
【図17】図16のデュアルセンサリングおよびロータ
アセンブリの部分平面図である。
アセンブリの部分平面図である。
【図18】図17のロータアセンブリの拡大図である。
【図19】半径方向および軸方向の動きに加えて、動作
温度も検出するための本発明の第4の実施例の略線図で
ある。
温度も検出するための本発明の第4の実施例の略線図で
ある。
【図20】本発明によるモニタシステムを有するキャン
ドモータポンプの断面図である。
ドモータポンプの断面図である。
【図21】冗長なセンサを用いることによって異常を検
出するための本発明の第5の実施例の略線図である。
出するための本発明の第5の実施例の略線図である。
5 インダクタンスセンサアセンブリ 6 ロータアセンブリ 7 ロータシャフト 8 円筒ディスク 12 ロータラミネーション 13 非磁性体材料 14 ロータキャン 15 センサリング 16 ステータラミネーション 17 ステータキャン 20 ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595032288 キングスベリー,インコーポレイテッド Kingsbury,Inc. アメリカ合衆国 ペンシルバニア,フィラ デルフィア,ドラモンド ロード 10385 # 10385 Drummond Roa d,Philadelphia,Penn sylvania,U.S.A. (72)発明者 ロナルド ウィリアム キップ アメリカ合衆国 ペンシルバニア 19021, クロイドン,クローバー アベニュー 129 (72)発明者 スティーブン アンソニー マリネリ アメリカ合衆国 ペンシルバニア 19047, ラングホーン,バーンズベリー ロード 346 (72)発明者 ポール ユージン ボーン アメリカ合衆国 ペンシルバニア 18933, ランバービル,ピー.オー. ボックス 17(番地なし) (72)発明者 ウェイン アラン フェーン アメリカ合衆国 ペンシルバニア 18974, ワーミンスター,ディクソン レーン 1153
Claims (28)
- 【請求項1】 軸の周りに回転する物体の位置を検出す
るモニタシステムであって、 該物体の近傍に配置され
た少なくとも1つのインダクタンスセンサであって、該
少なくとも1つのインダクタンスセンサのそれぞれは出
力を与えるインダクタンスセンサと、 該軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少な
くとも1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生
する、該物体の一部を形成する手段と、 該軸方向の動きを示すシステム出力を発生するために、
該少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力を分析
する手段と、 を有するモニタシステム。 - 【請求項2】 前記モニタシステムは、前記軸に垂直な
平面に配置された複数のインダクタンスセンサを有する
請求項1に記載のモニタシステム。 - 【請求項3】 前記変化を発生する手段は、前記少なく
とも1つのインダクタンスセンサの近傍に、前記変化を
発生する透磁率を有する材料を有する請求項1に記載の
モニタシステム。 - 【請求項4】 前記モニタシステムは、前記軸に垂直な
平面に配置された複数の前記インダクタンスセンサを有
し、前記材料は、比較的高い透磁率を有する第1材料を
有し、比較的低い透磁率を有する第2材料の間の該平面
に広く配置されている請求項3に記載のモニタシステ
ム。 - 【請求項5】 前記分析手段は、変化を発生する手段に
依存して、前記軸方向の動きの向きを確定する請求項1
に記載のモニタシステム。 - 【請求項6】 前記変化を発生する手段は、前記少なく
とも1つのインダクタンスセンサの近傍の前記物体上に
表面を有しており、該表面は前記軸についてテーパが形
成されている請求項5に記載のモニタシステム。 - 【請求項7】 前記モニタシステムは、複数の前記イン
ダクタンスセンサを有し、前記分析手段は、前記変化を
発生する手段に依存して、該インダクタンスセンサに誘
導されるコモンモードノイズを低減する手段をさらに有
する請求項1に記載のモニタシステム。 - 【請求項8】 前記変化を発生する手段は、対応する前
記インダクタンスセンサの近傍にそれぞれ表面の対をを
有し、該表面のそれぞれは、前記軸について異なる向き
にテーパが形成されており、前記低減する手段は、該対
応するインダクタンスセンサの1つの出力から、他の該
対応するインダクタンスセンサの出力を差し引くことに
よりコモンモードノイズを低減する手段を有する請求項
7に記載のモニタシステム。 - 【請求項9】 前記変化を発生する手段は、前記軸に対
して前記物体の半径方向の動きに対応して前記少なくと
も1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生する
手段を有し、前記モニタシステムは、該半径方向の動き
を示す出力を発生するために該少なくとも1つのインダ
クタンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する請
求項1に記載のモニタシステム。 - 【請求項10】 前記モニタシステムは、複数の前記イ
ンダクタンスセンサを有し、前記評価する手段は、前記
変化を発生する手段に依存して、該インダクタンスセン
サに誘導されたコモンモードノイズを低減する手段を有
する請求項9に記載のモニタシステム。 - 【請求項11】 前記変化を発生する手段は、前記物体
の回転速度の関数として前記少なくとも1つのインダク
タンスセンサの出力に変化を発生する手段を有し、前記
モニタシステムは、該回転速度を示す出力を発生するた
めに該少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力を
評価する手段をさらに有する請求項1に記載のモニタシ
ステム。 - 【請求項12】 前記変化を発生する手段は、前記物体
の回転の向きの関数として前記少なくとも1つのインダ
クタンスセンサの出力に変化を発生手段をさらに有し、
前記モニタシステムは、該回転の向きを示す出力を発生
するために該少なくとも1つのインダクタンスセンサの
出力を評価する手段をさらに有する請求項1に記載のモ
ニタシステム。 - 【請求項13】 前記少なくとも1つのインダクタンス
センサは、コイルを有し、該コイルの動作温度特性を確
定する手段をさらに有する請求項1に記載のモニタシス
テム。 - 【請求項14】 ステータおよび軸の周りに回転するロ
ータを有する電気・機械装置のためのモニタシステムで
あって、 該ステータの一部として含まれ、該ロータの近傍に位置
した少なくとも1つのインダクタンスセンサであって、
該少なくとも1つのインダクタンスセンサのそれぞれは
出力を発生するインダクタンスセンサと、 該軸に対する該物体の軸方向の動きの関数として該少な
くとも1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生
する、該物体の一部を形成する手段と、 該軸方向の動きを示すシステム出力を発生するために、
該少なくとも1つのインダクタンスセンサの出力を分析
する手段と、 を有するモニタシステム。 - 【請求項15】 前記モニタシステムは、リング状のス
テータアセンブリに配置された複数の前記インダクタン
スセンサを有し、該アセンブリの中心が前記軸になるよ
う配置されており、該軸に垂直な平面に配置されている
請求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項16】 前記モニタシステムは、リング状のス
テータアセンブリの対と、該アセンブリのそれぞれに配
置された複数の前記インダクタンスセンサとを有し、該
アセンブリの中心が前記軸になるよう配置されており、
該軸に垂直な各平面に配置されている請求項14に記載
のモニタシステム。 - 【請求項17】 前記分析手段は、前記アセンブリの1
つに設けられた前記インダクタンスセンサの出力と、他
の該アセンブリに設けられた該インダクタンスセンサと
の間でコモンモードノイズをキャンセルする手段を有す
る請求項16に記載のモニタシステム。 - 【請求項18】 前記変化を発生する手段は、前記ロー
タの周囲に、前記変化を発生する透磁率をもつ材料を有
する請求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項19】 前記分析手段は、前記変化を発生する
手段に依存して、前記軸方向の動きの向きを確定する手
段を有する請求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項20】 前記変化を発生する手段は、前記少な
くとも1つのインダクタンスセンサの近傍の前記ロータ
に表面を有し、該表面は、前記軸についてテーパが形成
されている請求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項21】 前記モニタシステムは、前記軸につい
て互いにずらされている1対のインダクタンスセンサを
有し、前記変化を発生する手段は、該1対のインダクタ
ンスセンサの対応する1つの近傍の前記ロータに1対の
表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について異なる
向きにテーパが形成されており、前記低減する手段は、
該対応するインダクタンスセンサの1つの出力から、他
の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し引くこ
とによりコモンモードノイズを低減する手段を有する請
求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項22】 前記変化を発生する手段は、前記軸に
対して前記物体の半径方向の動きに対応して前記少なく
とも1つのインダクタンスセンサの出力に変化を発生す
る手段を有し、前記モニタシステムは、該半径方向の動
きを示す出力を発生するために該少なくとも1つのイン
ダクタンスセンサの出力を評価する手段をさらに有する
請求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項23】 前記変化を発生する手段は、前記ロー
タの回転速度の関数として前記少なくとも1つのインダ
クタンスセンサの出力に変化を発生する手段をさらに有
し、前記モニタシステムは、該回転速度を示す出力を発
生するために該少なくとも1つのインダクタンスセンサ
の出力を評価する手段をさらに有する請求項14に記載
のモニタシステム。 - 【請求項24】 前記変化を発生する手段は、前記ロー
タの回転の向きの関数として前記少なくとも1つのイン
ダクタンスセンサの出力に変化を発生する手段をさらに
有し、前記モニタシステムは、該回転の向きを示す出力
を発生するために該少なくとも1つのインダクタンスセ
ンサの出力を評価する手段をさらに有する請求項14に
記載のモニタシステム。 - 【請求項25】 前記少なくとも1つのインダクタンス
センサは、コイルを有しており、該コイルの周囲の動作
温度特性を確定する手段をさらに有する請求項14に記
載のモニタシステム。 - 【請求項26】 前記ロータを封入するロータキャン
と、前記少なくとも1つのインダクタンスセンサに対し
て変化を発生する手段とをさらに有する請求項14に記
載のモニタシステム。 - 【請求項27】 前記モニタシステムは、前記軸につい
て互いにずらされている1対のインダクタンスセンサを
有し、前記変化を発生する手段は、該1対のインダクタ
ンスセンサの対応する1つの近傍の前記ロータに1対の
表面を有し、該表面のそれぞれは、該軸について異なる
向きにテーパが形成されており、前記低減する手段は、
該対応するインダクタンスセンサの1つの出力から、他
の該対応するインダクタンスセンサの出力を差し引くこ
とによりコモンモードノイズを低減し、感度を増す手段
を有する請求項14に記載のモニタシステム。 - 【請求項28】 前記分析する手段は、他の信号に対す
る、前記少なくとも1つのセンサの出力の位相を評価す
る手段を有する請求項14に記載のモニタシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/206,461 | 1994-03-04 | ||
US08/206,461 US5696444A (en) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | Monitoring system for detecting axial and radial movement of a rotating body independent of rotational position |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0843010A true JPH0843010A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=22766498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7044680A Withdrawn JPH0843010A (ja) | 1994-03-04 | 1995-03-03 | 軸方向および半径方向の動きを検出するモニタシステム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5696444A (ja) |
EP (1) | EP0672886A3 (ja) |
JP (1) | JPH0843010A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003520949A (ja) * | 2000-01-20 | 2003-07-08 | ハイ スピード テック オイ リミテッド | 電気機械のロータの位置を決定する方法および位置センサ |
US7235965B2 (en) | 2004-01-15 | 2007-06-26 | Kabushiki Kaisha Teikoku Denki Seisakusho | Motor bearing wear detecting device |
Families Citing this family (46)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5955880A (en) * | 1996-12-05 | 1999-09-21 | Beam; Palmer H. | Sealless pump rotor position and bearing monitor |
US5929336A (en) * | 1996-12-09 | 1999-07-27 | Sundstrand Fuild Handling Corporation | Dry bearing detection apparatus |
US5944489A (en) * | 1996-12-11 | 1999-08-31 | Crane Co. | Rotary fluid pump |
US6057681A (en) * | 1997-06-12 | 2000-05-02 | Kingsbury, Inc. | Magnetic bearing including a sensor for sensing flux in the magnetic flux path |
DE19804414C2 (de) * | 1998-02-05 | 2000-08-24 | Micro Epsilon Messtechnik | Induktiver Weg-Sensor |
US5925951A (en) * | 1998-06-19 | 1999-07-20 | Sundstrand Fluid Handling Corporation | Electromagnetic shield for an electric motor |
FR2804729B1 (fr) | 2000-02-07 | 2002-05-10 | Air Liquide | Procede de mise en oeuvre d'une machine de compression de fluide, installation de traitement de fluide comprenant une telle machine, et application d'une telle installation a la production d'un constituant de l'air |
JP2001231217A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-24 | Teikoku Electric Mfg Co Ltd | キャンドモータの軸方向軸受摩耗検出装置 |
US6722854B2 (en) | 2001-01-24 | 2004-04-20 | Sundyne Corporation | Canned pump with ultrasonic bubble detector |
DE10163321C1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-08-14 | Minebea Co Ltd | Spalttopfmotor |
US6741074B2 (en) | 2002-03-01 | 2004-05-25 | General Electric Company | Method and apparatus for separating electrical runout from mechanical runout |
US6626578B1 (en) | 2002-03-12 | 2003-09-30 | Buffalo Pumps, Inc. | Rotary pump with bearing wear indicator |
WO2004057276A1 (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Koyo Seiko Co., Ltd. | センサ付き転がり軸受ユニット |
JP4034690B2 (ja) * | 2003-04-28 | 2008-01-16 | ミネベア株式会社 | 2重化バリアブルリラクタンスレゾルバおよびそれを用いた複速度レゾルバシステム |
US6940276B2 (en) * | 2003-05-13 | 2005-09-06 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Sensor for power clamp arm |
EP1817541B8 (en) * | 2004-11-09 | 2019-09-18 | PerkinElmer Health Sciences, Inc. | Methods and systems for determining a position of a probe |
US7631498B2 (en) * | 2005-10-11 | 2009-12-15 | Honeywell International Inc. | Bearing health monitor |
CN100410620C (zh) * | 2005-12-23 | 2008-08-13 | 江苏大学 | 磁力泵轴承间隙在线监测装置 |
CN100383488C (zh) * | 2006-03-17 | 2008-04-23 | 清华大学 | 一种同步测量转动轴径向和轴向位移的方法及其传感器 |
US7920973B2 (en) * | 2006-12-21 | 2011-04-05 | General Electric Company | System and method for converting clearance data into vibration data |
DE102007032972B4 (de) * | 2007-07-16 | 2015-08-06 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Messvorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer axialen Verschiebung einer Welle |
DE102009021081B4 (de) * | 2008-07-18 | 2017-07-06 | Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh | Magnetischer Winkelsensor |
DE102008046357A1 (de) * | 2008-09-09 | 2010-03-11 | Schaeffler Kg | Sensoranordnung zur Bestimmung einer Kenngröße für den Verschleiß eines Wälzlagers und Windkraftanlage |
CN101539395B (zh) * | 2009-04-24 | 2011-07-06 | 江苏大学 | 磁力泵永磁联轴器内外磁钢间隙在线监测装置 |
US20130060417A1 (en) * | 2010-05-18 | 2013-03-07 | Navistar Canada, Inc. | Turbo-charger bearing monitor |
US8222760B2 (en) * | 2010-06-29 | 2012-07-17 | General Electric Company | Method for controlling a proximity sensor of a wind turbine |
US20120262160A1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Rolls-Royce Corporation | Asymmetric variable reluctance (vr) target for multi-dimensional monitoring |
JP5437336B2 (ja) * | 2011-09-22 | 2014-03-12 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電動オイルポンプの制御装置 |
CN102620641B (zh) * | 2012-03-30 | 2015-09-30 | 刘延风 | 一种轴向位移传感器 |
CN102607396B (zh) * | 2012-03-31 | 2015-04-15 | 刘延风 | 一种径向位移传感器 |
CN103424132B (zh) * | 2013-08-22 | 2015-10-28 | 浙江大学 | 一种三维空间磁编码器 |
EP2843359B1 (de) * | 2013-08-26 | 2016-05-04 | Grundfos Holding A/S | Kupplung mit einem antriebseitigen Kupplungsteil und mit einem abtriebseitigen Kupplungsteil |
US10573453B2 (en) * | 2014-06-19 | 2020-02-25 | Texas Instruments Incorporated | Position sensing using coil sensor |
CN105987657B (zh) * | 2015-02-12 | 2018-12-07 | 珠海格力电器股份有限公司 | 用于转轴的电涡流传感器和转轴装置 |
US9513143B2 (en) * | 2015-04-23 | 2016-12-06 | Skf Canada Limited | Combined radial position and speed sensor assembly |
DE102015222017A1 (de) * | 2015-09-15 | 2017-03-16 | Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Sensor zur kontaktlosen Abstands- und/oder Positionsbestimmung eines Messobjektes |
CN105423876B (zh) * | 2015-10-15 | 2018-10-19 | 哈尔滨工业大学 | 基于公差调控的大型高速回转装备装配测量方法及装置 |
CN105804981B (zh) * | 2016-05-04 | 2018-04-24 | 浙江尔格科技股份有限公司 | 动车组牵引变压器油泵远程故障监测和预警***及其方法 |
FI20165494A (fi) * | 2016-06-14 | 2017-12-15 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | Asentotunnistin |
CN106907336B (zh) * | 2017-03-13 | 2019-04-30 | 江苏大学 | 一种混流泵叶轮瞬态径向力测量装置及方法 |
US11169045B2 (en) * | 2017-12-19 | 2021-11-09 | Knappco, LLC | Methods and systems for determining residual life of a swivel |
US11525701B2 (en) | 2018-01-22 | 2022-12-13 | Melexis Technologies Sa | Inductive position sensor |
EP3514502B1 (en) * | 2018-01-22 | 2021-07-14 | Melexis Technologies SA | Inductive position sensor |
CN110500948B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-02-26 | 麦格雷博电子(深圳)有限公司 | 一种转子表磁检测偏心识别及修正方法 |
CN113982970B (zh) * | 2021-10-26 | 2024-06-18 | 辽宁红沿河核电有限公司 | 一种主泵组对中调整的方法 |
TWI806228B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-06-21 | 財團法人工業技術研究院 | 用於高速旋轉機械的感測器裝置 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2949576A (en) * | 1954-10-04 | 1960-08-16 | Sperry Rand Corp | Electromagnetic pick-off device |
US3079548A (en) * | 1958-11-05 | 1963-02-26 | Lancashire Dynamo Electronic P | Electromechanical signalling apparatus |
DE1197236B (de) * | 1960-06-04 | 1965-07-22 | Reutlinger & Soehne Dr | Anordnung zur beruehrungslosen Messung der axialen Verschiebung einer umlaufenden Welle gegen einen Festpunkt |
US3748654A (en) * | 1972-01-21 | 1973-07-24 | Rockwell Mfg Co | Remote meter read-out station with pull-off cover |
DD99850A1 (ja) * | 1972-03-10 | 1973-08-20 | ||
DE2930972A1 (de) * | 1979-07-31 | 1981-02-19 | Teldix Gmbh | Sensoranordnung |
JPS5841304A (ja) * | 1981-09-04 | 1983-03-10 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 回転体の半径方向位置検出器 |
US4717874A (en) * | 1984-02-10 | 1988-01-05 | Kabushiki Kaisha Sg | Reluctance type linear position detection device |
AU4195085A (en) * | 1984-05-31 | 1985-12-05 | Eaton Corporation | Compact displacement transducer |
JPH0665967B2 (ja) * | 1985-08-27 | 1994-08-24 | 株式会社エスジー | アブソリュート回転位置検出装置 |
DE3642678A1 (de) * | 1986-12-13 | 1988-06-16 | Bosch Gmbh Robert | Messeinrichtung fuer drehwinkel und/oder drehgeschwindigkeit |
EP0272544B1 (de) * | 1986-12-22 | 1990-09-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Winkellagegeber mit fotoelektrisch abtastbarer Geberscheibe und zweifach gelagerter Geberwelle |
US4924180A (en) * | 1987-12-18 | 1990-05-08 | Liquiflo Equipment Company | Apparatus for detecting bearing shaft wear utilizing rotatable magnet means |
DE58902407D1 (de) * | 1988-07-07 | 1992-11-12 | Oerlikon Geartec Ag | Positionslesesystem fuer ueber 360o verschwenkbare werkzeugmaschinenteile. |
US5006797A (en) * | 1989-03-02 | 1991-04-09 | Smith William L | Electromagnetic sensor assembly |
US5198763A (en) * | 1990-02-20 | 1993-03-30 | Nikkiso Co., Ltd. | Apparatus for monitoring the axial and radial wear on a bearing of a rotary shaft |
JPH0442016A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-12 | Nippon Seiko Kk | 変位センサ |
GB9020474D0 (en) * | 1990-09-19 | 1990-10-31 | Hmd Seal Less Pumps Ltd | Apparatus for measuring the change of position of a rotor |
JP2681725B2 (ja) * | 1992-04-15 | 1997-11-26 | 株式会社タンケンシールセーコウ | メカニカルシールの挙動監視装置 |
DE4215381A1 (de) * | 1992-05-11 | 1993-11-18 | Siemens Ag | Anordnung zur radialen und/oder axialen Positionserfassung einer Welle |
-
1994
- 1994-03-04 US US08/206,461 patent/US5696444A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-22 EP EP95301114A patent/EP0672886A3/en not_active Ceased
- 1995-03-03 JP JP7044680A patent/JPH0843010A/ja not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-10-01 US US08/941,985 patent/US6107794A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003520949A (ja) * | 2000-01-20 | 2003-07-08 | ハイ スピード テック オイ リミテッド | 電気機械のロータの位置を決定する方法および位置センサ |
US7235965B2 (en) | 2004-01-15 | 2007-06-26 | Kabushiki Kaisha Teikoku Denki Seisakusho | Motor bearing wear detecting device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0672886A2 (en) | 1995-09-20 |
US5696444A (en) | 1997-12-09 |
US6107794A (en) | 2000-08-22 |
EP0672886A3 (en) | 1997-09-17 |
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