単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置及びエアギャップ修正方法
【課題】単相誘導電動機ごとのばらつきや外乱があってもノイズフィルタ等の雑音除去手段を設けることなく、エアギャップの偏心状態を精度よく検査することができるようにする。
【解決手段】主巻線１１０及び補助巻線１１１に流れる電流の電流波形を計測する電流計１２１ａ、１２１ｂと、主巻線１１０及び補助巻線１１１に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向における単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂとを設け、計測された振動波形の振幅によりエアギャップ１０１の偏心量を計算するとともに、計測された振動波形と電流波形との位相差の時間変化により偏心方向を計算し、このように計算された偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップ１０１の良否を判定する。
【解決手段】主巻線１１０及び補助巻線１１１に流れる電流の電流波形を計測する電流計１２１ａ、１２１ｂと、主巻線１１０及び補助巻線１１１に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向における単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂとを設け、計測された振動波形の振幅によりエアギャップ１０１の偏心量を計算するとともに、計測された振動波形と電流波形との位相差の時間変化により偏心方向を計算し、このように計算された偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップ１０１の良否を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置及びエアギャップ修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、単相誘導電動機に通電し、ロータが回転しない拘束状態（ロック状態とも呼ぶ）において発生する振動を計測し、これにより単相誘導電動機のエアギャップの偏心状態を推定するものがあった。例えば単相誘導電動機の主巻線か補助巻線のどちらか一方に定格電圧より低い電圧をかけてロック状態とし、印加した電圧の波形とロック状態において発生する振動波形とからロータとステータの隙間の状態を検出するようにしていた。
【０００３】
主巻線または補助巻線に電圧を印加すると、電流が流れ磁束が発生し、ロータに磁気吸引力が作用する。磁束が最大となるときに磁気吸引力も最大となり、ロータがエアギャップの狭いほうへ移動するようになる。例えば磁束波形が電圧波形より１／４波長遅れている場合、電圧波形がゼロとなるときに振動波形が極大値、または極小値をとり、その符号とエアギャップ偏心方向とが一致することからエアギャップの偏心方向を判定することができる。また振動波形の振幅の大きさよりエアギャップ偏心状態の大きさを推定することができ、このようにしてエアギャップの偏心方向と偏心の大きさを検出するものである（特許文献１参照）。
【０００４】
また電動機に通電し、起動時の回転を開始する前のロック状態において発生する振動波形からロータのエアギャップ偏心の量と方向を判定するものもある。ロック状態において発生する振動波形の立ち上がりの符号がエアギャップの偏心方向と一致するため、振動波形の立ち上がりの符号からエアギャップの偏心方向を判定するものである。また振動波形の振幅の最大値からエアギャップの偏心の大きさを推定することができ、このようにしてエアギャップの偏心方向と偏心の大きさを検出するものである（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１５２２６２号公報（１頁４〜１１行、２頁３２〜５６行、図８）
【特許文献２】特開平０６−２８４６５５号公報（２頁２〜１１行、２頁７０〜７６行、４頁１〜９３行、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置は以上のように構成されており、上記特許文献１においては、電動機に印加した電圧波形と計測した振動波形とからエアギャップの偏心方向を判定する場合、電圧波形の位相と振動波形の位相のずれ（上記の例においては１／４波長のずれ）を検出し、振動波形の極値の符号からエアギャップの偏心方向を判定する際、実際の製品では電動機ごとに電圧波形と振動波形の位相のずれにばらつきがあり、また電動機について計測した電流波形と振動波形においても電流周期ごとに位相のずれにばらつきが生じてしまい、そのためエアギャップの偏心方向の判断に誤りが生ずる可能性があるという問題点があった。
【０００７】
又上記特許文献２においては、計測した振動波形の立ち上がりからエアギャップの偏心方向を判定する場合、ノイズが混入することにより振動波形が立ち上がる点を判断するのが難しく、バンドパスフィルタなどを用いて周波数を選択するとしてもエアギャップの偏心方向を判定するためのパラメータを設定するのに多大な労力を必要とするため、異なる機種毎にエアギャップの偏心方向を判定できるように設定するのが困難であるという問題点があった。
【０００８】
実際の製品では、部品の加工精度や組立精度により、主軸が回転することでエアギャップの偏心状態が変化する場合がある。例えば回転中心である主軸に対して焼嵌め固定されたロータの中心軸が偏心していたり、主軸が湾曲している場合があり、このような場合には主軸が回転しロータの位相が変化することでエアギャップの偏心状態も変化する。
【０００９】
このような場合に、従来技術のようにロータが回転しないロック状態で振動を計測することにより、エアギャップの偏心量と偏心方向とを推定すると、ロータの位相によるエアギャップ偏心状態の変化を考慮していないため、エアギャップの良否判定に誤りが生ずる場合がある。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、エアギャップの偏心状態（偏心量及び方向）を精度よく測定することができるとともに、得られた偏心計測結果より、エアギャップの良否判定を確実に行い、更にエアギャップ偏心状態のデータを基にエアギャップを修正することができる単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置及びエアギャップ修正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置は、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップの偏心を検査するものであって、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加する手段と，主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測する電流計測手段と、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する振動計測手段と、振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定する手段とを設けたものである。
【００１２】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ修正方法は、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ修正方法であって、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加し，主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測するとともに、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測し、計測された振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定して、この判定結果に基づいてステータが固定されたシェルを変形させることによりエアギャップの偏心を修正するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置によれば、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップの偏心を検出するものであって、主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測する電流計測手段と、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する振動計測手段と、振動計測手段により計測された振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定する手段とを設けたので、単相誘導電動機ごとのばらつきや外乱の影響を受けずに、正確にエアギャップ偏心方向及び偏心量を判定することができる。
【００１４】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ修正方法によれば、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ修正方法であって、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加し，主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測するとともに、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測し、振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定して、この判定結果に基づいてステータが固定されたシェルを変形させることによりエアギャップの偏心を修正するようにしたので、エアギャップの偏心を容易かつ正確に修正することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は単相誘導電動機を内部に有する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を示す縦方向断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線横方向断面図である。単相誘導電動機は主にロータ１０２とステータ１０３から構成される。ロータ１０２とステータ１０３の間には円筒状の空間であるエアギャップ１０１が存在している。
【００１６】
ステータ１０３は圧力容器であるシェル１０４に焼嵌め固定されている。ロータ１０２は主軸１０５と焼嵌めにより一体に固定されている。主軸１０５はフレーム１０６、シリンダヘッド１０７内に設けられたすべり軸受（図示されていない）において支持されている。フレーム１０６、シリンダヘッド１０７はシリンダ１０８にボルト（図示されていない）によって固定されており、シリンダ１０８はシェル１０４に３点ある溶接点１０９（図１にて１点のみ図示している）において溶接固定されている。
【００１７】
ステータ１０３の巻線は主巻線１１０と補助巻線１１１と呼ばれる２種類の巻線から構成されている。ステータ１０３は圧縮機外部に設けられた交流電源（図示されていない）から、シェル１０４に溶接固定された端子１１２を通して電力を供給される。シェル１０４には圧縮前の気体の吸入口であるマフラ１１４及び圧縮した気体を外部へ排出する吐出パイプ１１３がろう付けにより固定されており、圧縮前の気体はマフラ１１４より吸入されたあと、シリンダ１０８内において圧縮され、フレーム１０６からシェル１０４内に吐き出された後、吐出パイプ１１３を通ってロータリ圧縮機１００の外に吐出される。
【００１８】
図３は単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置を示す断面図、図４は図３におけるＢ−Ｂ線横方向断面図である。
【００１９】
接続端子１２０をロータリ圧縮機１００の端子１１２に接続することで、ロータリ圧縮機１００内の単相誘導電動機に交流電源（図示しない）から交流電圧を印加することができる。主巻線１１０に通電する導線に電流計１２１ａが取り付けられるとともに、補助巻線１１１に通電する導線に電流計１２１ｂが取り付けられている。
【００２０】
単相誘導電動機に通電した際に発生する振動を加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂで計測する。図４に示すように、加速度ピックアップ１２２ａにより主巻線１１０に交流電圧を通電した際にロータ１０２に発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向（一般に補助巻線のある方向であるため，以下では、補助巻線方向と記す）に生ずる振動を計測し、加速度ピックアップ１２２ｂにより補助巻線１１１に交流電圧を通電した際にロータ１０２に発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向（一般に主巻線のある方向であるため，以下では、主巻線方向と記す）に生ずる振動を計測する。
【００２１】
加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂはそれぞれ、加速度ピックアップシリンダ１２３によりロータリ圧縮機１００の半径方向に移動可能であり、振動計測時にはピックアップ除振材１２４を介してロータリ圧縮機１００に押し付けられ、ロータリ圧縮機１００に通電した際に生じるシェル１０４の振動を測定する。加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂをロータリ圧縮機１００に押し付けたときにロータリ圧縮機１００が横転しないように、クランプ爪１２５によってロータリ圧縮機１００を固定する。
【００２２】
クランプ爪１２５はクランプ除振材１２６を介してクランプシリンダ１２７の推力により、ロータリ圧縮機１００を横方向から把持することができる。ロータリ圧縮機１００はワーク除振材１２８の上に配置されている。計測ユニットベース板１２９の下には防振材１３０が配置されており、計測部に外部からの振動が伝播することを防止している。
【００２３】
計測した振動の電気信号はアンプ１３１によって増幅される。電流計１２１ａ、１２１ｂによって計測された電流の電気信号と増幅された振動の信号はＡ／Ｄボード（図示しない）によってコンピュータ１３２内に記録される。コンピュータ１３２は記録した電流波形と振動波形を元にエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を計算し、計算された結果はコンピュータの表示器１３３によって表示される。
【００２４】
電圧調整器１３４によって主巻線１１０と補助巻線１１１に印加する交流電圧を調整することができる。即ち主軸受に油が塗布され、かつ高速で主軸１０５が回転する場合、主軸受に油膜反力が発生し、計測される振動に誤差が発生することがあるが、電圧調整器１３４によって主巻線１１０と補助巻線１１１に印加する交流電圧を調整することによって、ロータ１０２の回転速度を低速にして、このような誤差が発生することを防ぐことができる。また抵抗器１３５及びコンデンサ１３６によって単相誘導電動機に流れる交流電流の大きさを調整する。上記の電気機器類は架台１３７によって固定される。
【００２５】
交流電源（図示しない）より接続端子１２０と端子１１２を介して、ロータリ圧縮機１００に交流電圧を印加し、主巻線１１０に流れる電流と補助巻線１１１に流れる電流をそれぞれ電流計１２１ａと電流計１２１ｂにより計測すると同時に、ロータリ圧縮機１００に生じる振動を加速度ピックアップ１２２ａと加速度ピックアップ１２２ｂにより計測する。
【００２６】
コンピュータ１３２により計測した電流波形と振動波形の位相差の時間変化を計算し、計算した位相差の時間変化からエアギャップ偏心方向を推定し、また計測した振動波形の大きさよりエアギャップ偏心量を推定する。補助巻線方向と主巻線方向についてそれぞれ計測を行い、計測結果から推定された補助巻線方向についてのエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量、並びに主巻線方向についてのエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量からエアギャップ偏心状態の良否を判定する。
【００２７】
次に、エアギャップ偏心状態の検査手段の詳細を図５のフローチャートを用いて説明する。先ずロータリ圧縮機１００をワーク除振材１２８の上に設置する（ＳＴＥＰ５００）。次にクランプ爪１２５をクランプシリンダ１２７によって前進させ、ロータリ圧縮機１００を固定する（ＳＴＥＰ５０１）。次に接続端子１２０を端子１１２に接続する（ＳＴＥＰ５０２）。次に加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを加速度ピックアップシリンダ１２３によって前進させ、ロータリ圧縮機１００に押し付ける（ＳＴＥＰ５０３）。
【００２８】
次に駆動回路を切り替えて、主巻線１１０に電流を流すことにより発生する磁束が、補助巻線１１１に電流を流すことにより発生する磁束より大きくなるようにする（ＳＴＥＰ５０４）。図６はエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。主巻線スイッチ１４４を接点１４３側に接続する（ＳＴＥＰ５０４−１）。
【００２９】
そして補助巻線スイッチ１４５を接点１４６側に接続することにより、補助巻線１１１に対して直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続する（ＳＴＥＰ５０４−２）。これにより主巻線１１０に流れる電流を大きくし、補助巻線１１１に流れる電流を小さくなるように個々の巻線に流れる電流を調整し、通電時にエアギャップ１０１において主巻線１１０により発生させられる磁束の大きさが補助巻線１１１により発生させられる磁束の大きさより大きくなるようにする。
【００３０】
次に交流電源１５０の電圧を電圧調整器１３４により特定の電圧になるように調整される（ＳＴＥＰ５０４−３）。次に単相誘導電動機に交流電圧を印加し、主巻線１１０に流れる電流と補助巻線方向の振動の計測を開始する（ＳＴＥＰ５０５）。主巻線１１０に流れる電流波形は電流計１２１ａにより計測する。また補助巻線方向の振動波形は加速度ピックアップ１２２ａにより計測する（ＳＴＥＰ５０６）。
【００３１】
所定の計測時間が経過したら計測を終了し、同時に通電も終了する（ＳＴＥＰ５０７）。計測した電流波形をＡ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する。また計測した振動波形をアンプ１３１によって増幅し、Ａ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する（ＳＴＥＰ５０８）。
【００３２】
主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形より、補助巻線方向のエアギャップの偏心方向と偏心量をコンピュータ１３２により計算する（ＳＴＥＰ５０９）。図７はこの計算方法を示すためのフローチャートである。また、図８は計測した電流波形と振動波形の例を示すグラフである。
【００３３】
電流波形と振動波形の位相差の時間変化を計算する方法として，図７のフローチャートでは，電流波形が極値（山，または谷）をとる時刻と振動波形が極大値（山），または極小値（谷）をとる時刻との差を，電流波形の半波長ごとに計算し，計算した時刻の差を度数分布で表す方法をとる。詳細を以下に示す。電流波形が極値をとる時刻をｔｎ−１、ｔｎとし、振動波形が極大値をとる時刻をｔ１ｍ−２〜ｔ１ｍ＋２とし、振動波形が極小値をとる時刻をｔ２ｍ−２〜ｔ２ｍ＋２とする。図９は図８における電流半波長分を拡大して示したグラフである。電流波形が極値をとる時刻ｔｎと振動波形が極大値ｔ１ｍ、ｔ１ｍ＋１をとる時刻の差をｐ１ｎ，ｍ、ｐ１ｎ，ｍ＋１とする。また電流波形が極値をとる時刻ｔｎと振動波形が極小値ｔ２ｍ、ｔ２ｍ＋１をとる時刻の差をｐ２ｎ，ｍ、ｐ２ｎ，ｍ＋１とする。
【００３４】
図７において、先ず主巻線１１０に流れる電流波形から、電流波形が極値（山、谷）となる時刻ｔｉ（ｉ＝０、１、…、ｎ、…）を計算する（ＳＴＥＰ６００）。次に補助巻線方向の振動波形から、振動波形が極大値（山）となる時刻ｔ１ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ６０１）。次に主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極大値と電流の極値の時刻の差ｐ１ｉ，ｊ＝ｔ１ｊ−ｔｉを計算する（ＳＴＥＰ６０２）。
【００３５】
次に主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ１ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極大値の個数ｋ１（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０３）。図１０は電流波形と振動波形の極値のずれ時間差と、ずれている極値の数の分布を示すグラフである。横軸はずれている時間ｐ、縦軸は当該ずれている時間に対応する極大値の個数ｋ１（ｐ）、または後述する極小値の個数ｋ２（ｐ）である。
【００３６】
図１０において、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについてｋ１（Δｐ）の和ｈ１＝Σｋ１（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０４）。ここで特定の範囲Δｐについての具体的な決定方法については後述する。次に図８に示すように、補助巻線方向の振動の波形から、振動波形が極小値（谷）となる時刻ｔ２ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ６０５）。次に主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極小値と電流の極値の時刻の差ｐ２ｉ，ｊ＝ｔ２ｊ−ｔｉを計算する（ＳＴＥＰ６０６）。
【００３７】
次に、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ２ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極小値の個数ｋ２（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０７）。図１０において、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについて、ｋ２（Δｐ）の和ｈ２＝Σｋ２（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０８）。
【００３８】
次に、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形について、時刻の差が特定の範囲Δｐに入る極大値の個数ｈ１と極小値の個数ｈ２を比較することによりエアギャップ１０１の偏心方向の判定を行う（ＳＴＥＰ６０９）。即ちｈ１＞ｈ２の場合、加速度ピックアップ１２２ａの＋側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。
【００３９】
またｈ１＜ｈ２の場合、加速度ピックアップ１２２ａの−側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。ここでいう加速度ピックアップ１２２ａの＋側及び−側とは、振動波形の符号が正となるような振動の方向を＋側といい、振動波形の符号が負となるような振動の方向を−側という。
【００４０】
最後に補助巻線方向の振動の大きさからエアギャップ１０１の偏心量を計算する（ＳＴＥＰ６１０）。ここで振動の大きさとは振動波形の実効値により求めることができ、又振動波形の正方向の振動と負方向の振動のうち振動の絶対値の大きい方向の振動の絶対値の平均値により求めても良い。更には正方向の振動の強さの絶対値の平均値と負方向の振動の強さの絶対値の平均値との間の平均値により求めても良い。
【００４１】
以上においては、主巻線１１０によって発生する磁束が補助巻線１１１によって発生する磁束よりも大きい場合を説明したが、以下においては補助巻線１１１によって発生する磁束の方が大きい場合を図１１のフローチャートに基づいて説明する。駆動回路を切り替えて、補助巻線１１１に電流を流すことにより発生する磁束が、主巻線１１０に電流を流すことにより発生する磁束より大きくなるようにする（ＳＴＥＰ７００）。
【００４２】
図１２はエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図であり、主巻線スイッチ１４４を接点１４２側に接続することにより、主巻線１１０に対して直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続する（ＳＴＥＰ７００−１）。そして補助巻線スイッチ１４５を接点１４７側に接続する（ＳＴＥＰ７００−２）。これにより主巻線１１０に流れる電流を小さくし、補助巻線１１１に流れる電流を大きくなるように個々の巻線に流れる電流を調整し、通電時にエアギャップ１０１において補助巻線１１１により発生させられる磁束の大きさが主巻線１１０により発生させられる磁束の大きさより大きくなるようにする。
【００４３】
次に、交流電源１５０の電圧を電圧調整器１３４により特定の電圧になるように調整される（ＳＴＥＰ７００−３）。次に単相誘導電動機に交流電圧を印加し、補助巻線１１１に流れる電流と主巻線方向の振動の計測を開始する（ＳＴＥＰ７０１）。補助巻線１１１に流れる電流波形は電流計１２１ｂにより計測する。また主巻線方向の振動波形は加速度ピックアップ１２２ｂにより計測する（ＳＴＥＰ７０２）。
【００４４】
所定の計測時間が経過したら計測を終了し、同時に通電も終了する（ＳＴＥＰ７０３）。計測した電流波形をＡ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する。また計測した振動波形をアンプ１３１によって増幅し、Ａ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する（ＳＴＥＰ７０４）。補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形より、主巻線方向のエアギャップの偏心方向と偏心量をコンピュータ１３２により計算する（ＳＴＥＰ７０５）。図１３はこの計算方法を示すためのフローチャートである。
【００４５】
図１３において、先ず補助巻線１１１に流れる電流の波形から、電流波形が極値（山、谷）となる時刻ｔ’ｉ（ｉ＝０、１、…、ｎ、…）を計算する（ＳＴＥＰ８００）。次に主巻線方向の振動の波形から、振動波形が極大値（山）となる時刻ｔ１’ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ８０１）。次に補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極大値と電流の極値の時刻の差ｐ１’ｉ，ｊ＝ｔ１’ｊ−ｔ’ｉを計算する（ＳＴＥＰ８０２）。
【００４６】
次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ１’ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極大値の個数ｋ１’（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０３）。次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについてｋ１’（Δｐ）の和ｈ１’＝Σｋ１’（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０４）。次に、主巻線方向の振動の波形から、振動波形が極小値（谷）となる時刻ｔ２’ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ８０５）。
【００４７】
次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極小値と電流の極値の時刻の差ｐ２’ｉ，ｊ＝ｔ２’ｊ−ｔ’ｉを計算する（ＳＴＥＰ８０６）。次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ２’ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極小値の個数ｋ２’（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０７）。補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについて、ｋ２’（Δｐ）の和ｈ２’＝Σｋ２’（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０８）。
【００４８】
次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形について、時刻の差が特定の範囲Δｐに入る極大値の個数ｈ１’と極小値の個数ｈ２’を比較することによりエアギャップ１０１の偏心方向の判定を行う（ＳＴＥＰ８０９）。即ちｈ１’＞ｈ２’の場合、加速度ピックアップ１２２ｂの＋側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。またｈ１’＜ｈ２’の場合、加速度ピックアップ１２２ｂの−側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。
【００４９】
そして、主巻線方向の振動の大きさからエアギャップ１０１の偏心量を計算する（ＳＴＥＰ８１０）。再び図１１のフローチャートに戻り、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形に基づいて推定されるエアギャップ偏心状態と、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形に基づいて推定されるエアギャップ偏心状態より、エアギャップ１０１の良否の判定を行い、その結果をコンピュータの表示器１３３に表示する（ＳＴＥＰ７０６）。尚この良否の判定の仕方については後述する。
【００５０】
そして、加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを加速度ピックアップシリンダ１２３によって後退させる（ＳＴＥＰ７０７）。次に接続端子１２０を端子１１２から取外す（ＳＴＥＰ７０８）。次にクランプ爪１２０をクランプシリンダ１２７によって後退させる（ＳＴＥＰ７０９）。最後にロータリ圧縮機１００をワーク徐振材１２８の上から取り除く（ＳＴＥＰ７１０）。
【００５１】
ここで、補助巻線抵抗器１４８の大きさ、補助巻線コンデンサ１４９の容量、主巻線抵抗器１４１の大きさ、主巻線コンデンサ１４０の容量及び電圧調整器１３４によって調整される電圧の大きさは、各巻線に印加される交流電圧の周波数の２／３以下の回転周期でロータ１０２が回転できるように調整された抵抗の大きさ、コンデンサ容量及び電圧の大きさであり、様々な値の組み合わせが存在する。
【００５２】
ロータの回転数が大きくなるようにコンデンサ容量及び電圧の大きさを調整した場合，ロータに働く不平衡磁気吸引力が大きくなり，振動時のロータの反動が大きくなる。このような場合の振動波形においては，不平衡磁気吸引力による振動であるのか，反動による振動であるのかを判断することが難しくなる。一方，ロータの回転数が小さくなるようにコンデンサ容量及び電圧の大きさを調整する場合，ロータに働く不平衡磁気吸引力が小さくなり，振動時のロータの反動も小さくなるため，不平衡磁気吸引力による振動が明確になり，エアギャップ偏心方向の判定が容易となる。またロータの回転数が小さい程，不平衡磁気吸引力が最大となる時点でのロータの位相は様々異なり，ロータの位相により変化するエアギャップ偏心状態を精度よく計測できるようになる。特に各巻線に印加する交流電圧の周波数の２／３以下の回転周期でロータが回転するようにコンデンサ容量及び電圧を調整した場合，図１４に示すように印加する電圧周波数の２倍周波の振動が発生するため，ロータが１回転する間に３回以上不平衡磁気吸引力が最大となり，３種類以上の異なるロータ位相における振動を計測することができ，ロータやステータの部品精度、組立精度が悪い場合でも、エアギャップ偏心状態の良否を確実に判定することができるようになる。
【００５３】
また上記構成においては、それぞれの巻線によりエアギャップ１０１に誘起される磁束を調整する手段として、電圧調整器、コンデンサ、抵抗器を用いた場合を示したが、巻線の電流を調整する電流調整器を用いてもよい。
【００５４】
次に、特定の範囲Δｐについての具体的な決定方法について説明する。特定の範囲Δｐは単相誘導電動機に印加する電源周波数に応じて設定する必要があり、例えば計測される振動波形が、電流周波数の２倍周波から６倍周波までの周波数の成分を多く含む場合には、時間ｐが０秒から電流周期の１／１２〜１／４程度までの範囲を選択する。
【００５５】
また例えばあらかじめエアギャップ偏心方向のわかっている単相誘導電動機を用いてΔｐを設定するための実験を行い、図１０のような度数分布表を作成して、特定の範囲Δｐの設定値を決める方法がある。例えばエアギャップの偏心方向が加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂの＋側である場合には、作成した度数分布表においてｋ１（ｐ）＞ｋ２（ｐ），またはｋ１’（ｐ）＞ｋ２’（ｐ）となる範囲を見つけ、これをΔｐと定義し、また例えばエアギャップの偏心方向が加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂの−側である場合には、作成した度数分布表においてｋ１（ｐ）＜ｋ２（ｐ），またはｋ１’（ｐ）＜ｋ２’（ｐ）となる範囲を見つけ、これをΔｐと定義すればよい。
【００５６】
複数の範囲を選びうる場合は、時間ｐが正であり、かつ０に近い範囲とするのがよい。これは電流波形が極値となるときに、不平衡磁気吸引力（ロータに働く加振力）が最大となり、エアギャップが狭い方向へロータが振動するため、電流波形が極値となる直後の振動波形の極値の符号の方向にエアギャップが偏心しているためである。図１０においては、Δｐの範囲を上記のように、時間ｐが正であり、かつ０に近い範囲としている。
【００５７】
上記のことを鑑みて、計測される振動波形が、電流周波数の２倍周波から６倍周波までの周波数の成分を多く含む場合の偏心の測定について以下説明する。上記のように計測される振動波形が、電流周波数の２倍周波から６倍周波までの周波数の成分を多く含む場合には、特定の範囲Δｐとしては電流周期の１／１２〜１／４程度までの範囲を選択する。更に上記のように特定の範囲Δｐを選択する際には、時間ｐが正であり、かつ０に近い範囲とするのがよいので、図１０に示すように、特定の範囲Δｐは電流周期の１／１２〜１／４程度までの範囲であって、時間ｐが正でありかつ０に近い範囲が選択されることとなる。
【００５８】
そしてこの特定の範囲Δｐにおいて、上記のようにｋ１（Δｐ）の和ｈ１＝Σｋ１（Δｐ）を計算するとともに、ｋ２（Δｐ）の和ｈ２＝Σｋ２（Δｐ）を計算し、時刻の差が特定の範囲Δｐに入る極大値の個数ｈ１と極小値の個数ｈ２を比較することによりエアギャップ１０１の偏心方向の判定を行う。即ちｈ１＞ｈ２の場合、加速度ピックアップの＋側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定され、またｈ１＜ｈ２の場合、加速度ピックアップの−側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定するのである。そして振動の大きさからエアギャップ１０１の偏心量を計算する。
【００５９】
電流波形半周期ごとに電流波形の極値と振動波形の極大値、極小値は数ｍ秒程度のずれがあり、そのずれはばらつきがある。例えば図１０に示すように、時間ｐがΔｐとなる範囲をあらかじめ設定しておき、その範囲内の極大値の数の和Σｋ１（Δｐ）と極小値の数の和Σｋ２（Δｐ）を比較することでエアギャップ偏心方向を判定することができる。
【００６０】
例えば主巻線１１０の巻線方向と垂直の方向にエアギャップ１０１が偏心している場合、主巻線１１０に電流が流れ、磁束が誘起されると、磁束と直交する方向に不平衡磁気吸引力が働き、ロータ１０２はエアギャップ１０１の狭いほうへ移動する。例えば単相２極誘導電動機に交流電圧が印加された場合、電流の絶対値の増加に伴い磁束が大きくなり、不平衡磁気吸引力も増加する。
【００６１】
電流の絶対値が最大となると（すなわち電流波形が極値となると）、不平衡磁気吸引力も最大となり、振動波形もエアギャップの狭い方向へ極値をとる。電流波形と振動波形の関係の典型例としては、図１４に示されるように、振動波形が電流波形の倍周波数の振動となる例が考えられる。
【００６２】
しかし実際に計測される電流波形の極値の位相と電流周波数の倍周波数である振動波形の極大値、極小値の位相には位相ずれが存在する上に、電流周波数の４倍周波数や６倍周波数というような高次の振動や外乱も計測されるため、計測される振動波形は例えば図８に示されるようになり、エアギャップ偏心方向を判定するのは困難となる。
【００６３】
そこで上記に示すように、電流波形半波長ごとに電流波形が極値となる時刻と振動波形が極大値、及び極小値となる時刻の差の度数分布を計算することで、電流波形と振動波形のずれを明確に把握することができる。時間のずれについて上記のように特定の範囲Δｐをあらかじめ設定することにより、エアギャップ偏心方向の正確な判定を行うことができる。
【００６４】
また上記説明においては、電流波形の極値の時刻ｔｉ、またはｔ’ｉを計算する場合について説明したが、例えば電流波形が極値となる時刻の代わりに電流波形がゼロとなる時刻を計算してｔｉ、またはｔ’ｉを求めるようにしても良い。また上記説明では、単相誘導電動機に通電される電流波形と振動波形を用いてエアギャップ偏心方向を推定する場合について説明したが、例えば単相誘導電動機に通電する電流波形ではなく、単相誘導電動機に印加する電圧の波形を計測し、電圧波形と振動波形との位相差を求めるようにしてもよい。
【００６５】
次にエアギャップの良否を判定する手段について説明する。ロータ１０２に作用する不平衡磁気吸引力は磁束の大きさとエアギャップ偏心量によって決定されるため、あらかじめ振動を計測する方向についてエアギャップ偏心量と振動の大きさの関係をそれぞれ調査しておくことで、振動の大きさからエアギャップ偏心量を推定することができる。即ちロータリ圧縮機１００を溶接によって密閉する前の段階でエアギャップ偏心量をゲージ等によって測定し、また所定の交流電圧を印加した場合の振動の大きさを計測し、振動の大きさとエアギャップ偏心量との相関関係を示すデータを作成しておく。
【００６６】
ロータリ圧縮機１００を組み立てた後、主巻線１１０に電流を通電した際に誘起される磁束と垂直な方向、及び補助巻線１１１に電流を通電した際に誘起される磁束と垂直な方向の２方向について、それぞれ計測した振動の大きさとあらかじめ作成しておいた上記データを比較することによりエアギャップ偏心量を推定することができるため、上記で説明したようなエアギャップ偏心量とエアギャップ偏心方向の計算結果に基づいてエアギャップ偏心状態を２次元座標系として表し、エアギャップの良否を判定することができる。
【００６７】
上記のように構成することにより、本発明によればロータ１０２とステータ１０３の位置関係が直接目視することができない製品の完成状態において、単相誘導電動機ごとの加工や組立のばらつきや外乱がある場合でも、ノイズフィルタ等の雑音除去手段を駆動回路あるいは計測システムに組み込むことなく、エアギャップ偏心状態を精度よく検査することができるようになる。
【００６８】
実施の形態２．
本実施の形態においては、計測時に電流を流す巻線を主巻線１１０、または補助巻線１１１のどちらか一方のみとして、ロータ１０２がロック状態であるときのエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を検査するものである。単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は図１及び図２で示したものと同様であり、又単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置の外観も図３，図４で示したものと同様であるが、駆動回路が相違する。
【００６９】
図１５，図１６はこの発明の実施の形態２によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図であり、図において、ロータリ圧縮機１００に電流を流すための駆動回路に主巻線通電スイッチ１５１と補助巻線通電スイッチ１５２が設けられたものである。図１５に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｎであり補助巻線スイッチ１５２がｏｆｆであるときに、主巻線１１０のみに電流が流される。また図１６に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｆｆであり、補助巻線スイッチ１５２がｏｎであるときに、補助巻線１１１のみに電流が流される。
【００７０】
本実施の形態においては、駆動回路の切替が実施の形態１の場合と異なる。即ち実施の形態１においては、電動機に交流電圧を印加し、ロータ１０２を回転状態としたが、本実施の形態においては、主巻線１１０かあるいは補助巻線１１１のみに交流電圧を印加するため、ロータ１０２は回転せず、ロック状態で振動する。
【００７１】
上記実施の形態１におけるＳＴＥＰ５０４の駆動回路の切替においては、図６に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４３側とし、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４６側として、補助巻線１１１に直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続するものとした。これに対して本実施の形態においては、図１５に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｎとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｆｆとすることにより主巻線１１０にのみに電流を流すようにした。
【００７２】
また実施の形態１におけるＳＴＥＰ７００の駆動回路の切替においては、図１２に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４２側とし、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４７側として、主巻線１１０に直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続するものとした。これに対して本実施の形態においては、図１６に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｆｆとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｎとすることにより補助巻線１１１にのみに電流を流すようにした。
【００７３】
以上のように構成することにより、単相誘導電動機に交流電圧を印加した場合、ロータ１０２は回転せずにロック状態となり、ロック状態における振動波形と電流波形からエアギャップ偏心方向と偏心量を推定することができる。尚エアギャップ偏心方向と偏心量を推定する手段は上記実施の形態１において説明した場合と同様に行う。
【００７４】
本実施形態においては、ロータ１０２が回転しないロック状態において振動の計測を行うので、例えば主軸１０５と主軸受け（図示しない）の間に十分な潤滑油がない場合においても、主軸受け（図示しない）が損傷することなく、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を計測することができるようになる。
【００７５】
実施の形態３．
本実施の形態においては、計測時に印可する電圧の周波数を調整することにより、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を精度よく検査するようにしたものである。単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は図１及び図２で示したものと同様であり、又単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置の外観も図３，図４で示したものと同様であるが、駆動回路が相違しており、本実施形態においては、周波数調整器１５３が付け加えられている。
【００７６】
図１７，図１８はこの発明の実施の形態３によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。上記実施の形態１におけるＳＴＥＰ５０４の駆動回路の切替においては、図６に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４３側とし、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４６側として、補助巻線１１１に直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続するものとし、更に電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整するものとした。
【００７７】
これに対して本実施の形態においては、図１７に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４３側とするとともに、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４６側とし、補助巻線１１１に直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続する。その後、周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整するものである。
【００７８】
また実施の形態１におけるＳＴＥＰ７００の駆動回路の切替においては、図１２に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４２側とするとともに、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４７側とし、主巻線１１０に直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続し、その後、電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧に調整するものとした。
【００７９】
これに対して本実施の形態においては、図１８に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４２側とするとともに、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４７側として、主巻線１１０に直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続し、その後周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整するものである。
【００８０】
ここで、補助巻線抵抗器１４８の大きさ、補助巻線コンデンサ１４９の容量、主巻線抵抗器１４１の大きさ、主巻線コンデンサ１４０の容量、周波数調整器１５３により調整される電源周波数及び電圧調整器１５３により調整される電圧の大きさは、磁束の周期の２／３以下の回転周期にてロータ１０２が回転するように調整された抵抗器の大きさ、コンデンサ容量、電圧の大きさ及び周波数であり、様々な値の組み合わせが存在する。またここでそれぞれの巻線により誘起される磁束を調整する手段として、電圧調整器、コンデンサ、抵抗器を用いたが、巻線の電流を調整する電流調整器を用いてもよい。
【００８１】
本実施の形態においては、電源周波数の整数倍が単相誘導機の固有振動数に等しいような場合、共振現象が発生し、計測される振動が大きくなり、振動の方向の判定が困難になってしまうが、周波数調整器１５３によって電源周波数を調整することにより、共振周波数を避けて計測することができ、精度よくエアギャップ偏心状態の良否を判定することができるようになる。
【００８２】
尚上記実施の形態１または３においては、インピーダンス固定型のコンデンサ及び抵抗器を駆動回路に組み込むようにしたが、可変型のコンデンサ及び抵抗器を使用してもよく、この場合、多機種の単相誘導機に対応することができる駆動回路を比較的安価に構成することができるようになる。又上記実施の形態１または３においては、交流電流を流したときに発生する主巻線１１０により誘起される磁束と、補助巻線１１１により誘起される磁束の大きさの比を調整する手段としてコンデンサ及び抵抗器を用いた例を示したが、リアクタンスを接続して各巻線のインピーダンスを調整するようにしてもよい。
【００８３】
更に図３においては、計測体に押し付けることにより振動を測定するタイプである加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを用いた場合を示したが、マグネットあるいは接着剤等によって装着するタイプを用いてもよく、この場合シェル１０４をクランプするためのクランプ機構及びシリンダを設置する必要がないため、検査装置を安価に構成することができるようになる。
【００８４】
又図３においては、加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂにより計測した振動をアンプ１３１によって増幅した例を示したが、加速度ピックアップをプリアンプ内蔵式に構成し、かつプリアンプに電力を供給する機能を別途設けることにより、外部にアンプ１３１を設けないようにしてもよい。
【００８５】
また振動を検出する手段として加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを設けた場合を例示したが、例えば変位や位置情報から振動を検出するタイプの振動検出手段を設置するようにしても良い。更に図３においては、電流を計測するための電流計として、クランプ式の電流計１２１ａ、１２１ｂを設けた場合を示したが、あらかじめ駆動回路中に電流計を組み込むように構成しても良い。
【００８６】
実施の形態４．
本実施の形態においては、計測時に電圧を印加する巻線を主巻線１１０、または補助巻線１１１のみとしてロータ１０２をロック状態にするとともに、計測時に印加する電圧の周波数を周波数調整器１５３により調整することにより、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を精度よく検査するようにしたものである。
【００８７】
単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は図１及び図２で示したものと同様であり、又単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置の外観も図３，図４で示したものと同様であるが、駆動回路が相違しており、周波数調整器１５３が設けられている。
【００８８】
図１９，図２０はこの発明の実施の形態４によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図であり、図において、ロータリ圧縮機１００に電流を流すための駆動回路に主巻線通電スイッチ１５１と補助巻線通電スイッチ１５２が設けられたものである。図１９に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｎであり補助巻線スイッチ１５２がｏｆｆであるときに、主巻線１１０のみに電流が流される。また図２０に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｆｆであり、補助巻線スイッチ１５２がｏｎであるときに、補助巻線１１１のみに電流が流される。
【００８９】
以下本実施の形態における動作の説明については、実施の形態２との違いについて説明する。上記実施の形態２においては、図１５に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｎとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｆｆとして主巻線１１０にのみ電流を流し、その後電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９０】
これに対して本実施の形態においては、図１９に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｎとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｆｆとして、主巻線１１０にのみ電流を流し、その後周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、更に電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９１】
また上記実施の形態２においては、図１６に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｆｆとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｎとすることにより補助巻線１１１にのみに電流を流すようにし、その後電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９２】
これに対して本実施の形態においては、図２０に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｆｆとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｎとして補助巻線１１１にのみ電流を流すようにし、その後周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、更に電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９３】
ここで、周波数調整器１５３によって調整される電源周波数及び電圧調整器１３４によって調整される電圧の大きさは、電源周波数が単相誘導電動機の固有振動数の整数倍とならず、かつノイズによる影響を微小なものとするように調整されるものであり、様々な値の組み合わせが存在する。またここでそれぞれの巻線により誘起される磁束を調整する手段として、電圧調整器１３４を用いたが、巻線の電流を調整する電流調整器を用いてもよい。
【００９４】
本実施形態においては実施の形態２の場合と同様、ロータ１０２が回転しないロック状態において振動の計測を行うので、例えば主軸１０５と主軸受け（図示しない）の間に十分な潤滑油がない場合においても、主軸受け（図示しない）を損傷することなく、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を計測することができるようになる。
【００９５】
更に本実施形態においては実施の形態３の場合と同様、電源周波数の整数倍が単相誘導機の固有振動数に等しいような場合、共振現象が発生し、計測される振動が大きくなり、振動の方向の判定が困難になってしまうが、周波数調整器１５３によって電源周波数を調整することにより、共振周波数を避けて計測することができ、精度よくエアギャップ偏心状態の良否を判定することができるようになる。
【００９６】
実施の形態５．
本実施の形態においては、エアギャップ偏心状態を検査した後、修正する方法について説明する。図２１はエアギャップ偏心状態を２次元的に表すためのｕｖ座標系を示す断面図、図２２はエアギャップ偏心状態を修正するための方法を示す断面図である。
【００９７】
検査の対象となる単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は実施の形態１で説明したものと同様であるとともに、ロータリ圧縮機１００のエアギャップ偏心状態を検査する方法も実施の形態１の場合と同じである。以下では、検査した結果を元にエアギャップ偏心状態を修正する方法について詳細に説明する。
【００９８】
ロータリ圧縮機１００は、製品の完成状態において密閉された容器の内部に単相誘導電動機が組みつけられているため、エアギャップ偏心状態を目視やギャップゲージによる測定などの直接的な手段で検査することができない。上記実施の形態１においては、そのような状態の単相誘導電動機のエアギャップ状態を検査することができ、検査した結果は図２１に示すｕｖ座標系においてベクトルとして表すことができる。
【００９９】
図２１において、加速度ピックアップ１２２ａをｕ軸、加速度ピックアップ１２２ｂをｖ軸とする。上記実施の形態１においては、図５のＳＴＥＰ５０９において計算した補助巻線方向のエアギャップ偏心方向と偏心量の結果をｕ軸上の座標で表し、また図１１のＳＴＥＰ７０５において計算した主巻線方向のエアギャップ偏心方向と偏心量の結果をｖ軸上の座標で表すことにより、単相誘導電動機のエアギャップが狭くなる方向を２次元的に表すことができる。
【０１００】
検査の対象となる単相誘導電動機はシェル１０４の内部に固定されているため、シェル１０４を変形させることにより単相誘導電動機のエアギャップ状態を修正することができる。シェル１０４を変形させる方法として、例えばシェル１０４を加熱して歪ませる方法があり、図２２に示すように、バーナー１６０によりシェル１０４を変形させることができる。
【０１０１】
ロータリ圧縮機１００をサーボモータ（図示しない）によって回転させられる回転機構を有する回転テーブル１６２上に設置し、ステータ１０３と溶接点１０９の間にバーナー１６０の火炎１６１が当たるようにバーナー１６０の高さを固定する。バーナー１６０に着火した後に回転テーブル１６２を回転させ、シェル１０４の周上に加熱する。
【０１０２】
一般にシェル１０４を外部より加熱した場合、冷却された後に加熱した方向へ凹となるようにシェル１０４は変形する。ステータ１０３はシェル１０４に焼嵌め固定されているため、シェル１０４の変形に従ってステータ１０３の中心軸が傾き、エアギャップ偏心状態が変化する。前記エアギャップ偏心状態の検査結果に従い、エアギャップの狭い方向から加熱し、エアギャップ偏心量に応じて加熱量を調整することで、エアギャップ偏心状態を修正することができる。
【０１０３】
図２２においてはバーナー１６０によって加熱する方法を示したが、シェル１０４の加熱手段はバーナーに限らず、例えば高周波加熱、レーザー及びＴＩＧ溶接等を使用しても良い。高周波加熱、レーザー及びＴＩＧ溶接では、シェル１０４に対する加熱量をバーナーより制御しやすいため、精度よくエアギャップ偏心状態を修正することができる。また本実施の形態においてはシェル１０４を変形させる手段として、加熱による方法を説明したが、例えばハンマーなどで叩いてシェル１０４を変形させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】この発明の実施の形態１による単相誘導電動機を内部に有する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を示す縦方向断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線横方向断面図である。
【図３】単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置を示す断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線横方向断面図である。
【図５】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図６】エアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図７】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図８】計測した電流波形と振動波形の例を示すグラフである。
【図９】図８における電流半波長分を拡大して示したグラフである。
【図１０】電流波形と振動波形の極値のずれ時間差と、ずれている極値の数の分布を示すグラフである。
【図１１】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図１２】エアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１３】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図１４】電流波形と振動波形の典型例を示すグラフである。
【図１５】この発明実施の形態２によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１６】この発明実施の形態２によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１７】この発明実施の形態３によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１８】この発明実施の形態３によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１９】この発明実施の形態４によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図２０】この発明実施の形態４によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図２１】この発明の実施の形態５によるエアギャップ偏心状態を２次元的に表すためのｕｖ座標系を示す断面図である。
【図２２】エアギャップ偏心状態を修正するための方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１ エアギャップ、１０２ ロータ、１０３ ステータ、１０４ シェル、
１０５ 主軸、１１０ 主巻線、１１１ 補助巻線、１２１ａ，１２１ｂ 電流計、
１２２ａ，１２２ｂ 加速度ピックアップ、１３４ 電圧調整器、
１５３ 周波数調整器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置及びエアギャップ修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、単相誘導電動機に通電し、ロータが回転しない拘束状態（ロック状態とも呼ぶ）において発生する振動を計測し、これにより単相誘導電動機のエアギャップの偏心状態を推定するものがあった。例えば単相誘導電動機の主巻線か補助巻線のどちらか一方に定格電圧より低い電圧をかけてロック状態とし、印加した電圧の波形とロック状態において発生する振動波形とからロータとステータの隙間の状態を検出するようにしていた。
【０００３】
主巻線または補助巻線に電圧を印加すると、電流が流れ磁束が発生し、ロータに磁気吸引力が作用する。磁束が最大となるときに磁気吸引力も最大となり、ロータがエアギャップの狭いほうへ移動するようになる。例えば磁束波形が電圧波形より１／４波長遅れている場合、電圧波形がゼロとなるときに振動波形が極大値、または極小値をとり、その符号とエアギャップ偏心方向とが一致することからエアギャップの偏心方向を判定することができる。また振動波形の振幅の大きさよりエアギャップ偏心状態の大きさを推定することができ、このようにしてエアギャップの偏心方向と偏心の大きさを検出するものである（特許文献１参照）。
【０００４】
また電動機に通電し、起動時の回転を開始する前のロック状態において発生する振動波形からロータのエアギャップ偏心の量と方向を判定するものもある。ロック状態において発生する振動波形の立ち上がりの符号がエアギャップの偏心方向と一致するため、振動波形の立ち上がりの符号からエアギャップの偏心方向を判定するものである。また振動波形の振幅の最大値からエアギャップの偏心の大きさを推定することができ、このようにしてエアギャップの偏心方向と偏心の大きさを検出するものである（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１５２２６２号公報（１頁４〜１１行、２頁３２〜５６行、図８）
【特許文献２】特開平０６−２８４６５５号公報（２頁２〜１１行、２頁７０〜７６行、４頁１〜９３行、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置は以上のように構成されており、上記特許文献１においては、電動機に印加した電圧波形と計測した振動波形とからエアギャップの偏心方向を判定する場合、電圧波形の位相と振動波形の位相のずれ（上記の例においては１／４波長のずれ）を検出し、振動波形の極値の符号からエアギャップの偏心方向を判定する際、実際の製品では電動機ごとに電圧波形と振動波形の位相のずれにばらつきがあり、また電動機について計測した電流波形と振動波形においても電流周期ごとに位相のずれにばらつきが生じてしまい、そのためエアギャップの偏心方向の判断に誤りが生ずる可能性があるという問題点があった。
【０００７】
又上記特許文献２においては、計測した振動波形の立ち上がりからエアギャップの偏心方向を判定する場合、ノイズが混入することにより振動波形が立ち上がる点を判断するのが難しく、バンドパスフィルタなどを用いて周波数を選択するとしてもエアギャップの偏心方向を判定するためのパラメータを設定するのに多大な労力を必要とするため、異なる機種毎にエアギャップの偏心方向を判定できるように設定するのが困難であるという問題点があった。
【０００８】
実際の製品では、部品の加工精度や組立精度により、主軸が回転することでエアギャップの偏心状態が変化する場合がある。例えば回転中心である主軸に対して焼嵌め固定されたロータの中心軸が偏心していたり、主軸が湾曲している場合があり、このような場合には主軸が回転しロータの位相が変化することでエアギャップの偏心状態も変化する。
【０００９】
このような場合に、従来技術のようにロータが回転しないロック状態で振動を計測することにより、エアギャップの偏心量と偏心方向とを推定すると、ロータの位相によるエアギャップ偏心状態の変化を考慮していないため、エアギャップの良否判定に誤りが生ずる場合がある。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、エアギャップの偏心状態（偏心量及び方向）を精度よく測定することができるとともに、得られた偏心計測結果より、エアギャップの良否判定を確実に行い、更にエアギャップ偏心状態のデータを基にエアギャップを修正することができる単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置及びエアギャップ修正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置は、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップの偏心を検査するものであって、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加する手段と，主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測する電流計測手段と、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する振動計測手段と、振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定する手段とを設けたものである。
【００１２】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ修正方法は、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ修正方法であって、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加し，主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測するとともに、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測し、計測された振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定して、この判定結果に基づいてステータが固定されたシェルを変形させることによりエアギャップの偏心を修正するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置によれば、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップの偏心を検出するものであって、主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測する電流計測手段と、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する振動計測手段と、振動計測手段により計測された振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定する手段とを設けたので、単相誘導電動機ごとのばらつきや外乱の影響を受けずに、正確にエアギャップ偏心方向及び偏心量を判定することができる。
【００１４】
この発明に係る単相誘導電動機のエアギャップ修正方法によれば、主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備えロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ修正方法であって、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加し，主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測するとともに、主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に，ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測し、振動波形の振幅によりエアギャップの偏心量を計算するとともに、振動波形と電流波形との位相差の時間変化によりエアギャップの偏心方向を計算し、計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいてエアギャップの良否を判定して、この判定結果に基づいてステータが固定されたシェルを変形させることによりエアギャップの偏心を修正するようにしたので、エアギャップの偏心を容易かつ正確に修正することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は単相誘導電動機を内部に有する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を示す縦方向断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線横方向断面図である。単相誘導電動機は主にロータ１０２とステータ１０３から構成される。ロータ１０２とステータ１０３の間には円筒状の空間であるエアギャップ１０１が存在している。
【００１６】
ステータ１０３は圧力容器であるシェル１０４に焼嵌め固定されている。ロータ１０２は主軸１０５と焼嵌めにより一体に固定されている。主軸１０５はフレーム１０６、シリンダヘッド１０７内に設けられたすべり軸受（図示されていない）において支持されている。フレーム１０６、シリンダヘッド１０７はシリンダ１０８にボルト（図示されていない）によって固定されており、シリンダ１０８はシェル１０４に３点ある溶接点１０９（図１にて１点のみ図示している）において溶接固定されている。
【００１７】
ステータ１０３の巻線は主巻線１１０と補助巻線１１１と呼ばれる２種類の巻線から構成されている。ステータ１０３は圧縮機外部に設けられた交流電源（図示されていない）から、シェル１０４に溶接固定された端子１１２を通して電力を供給される。シェル１０４には圧縮前の気体の吸入口であるマフラ１１４及び圧縮した気体を外部へ排出する吐出パイプ１１３がろう付けにより固定されており、圧縮前の気体はマフラ１１４より吸入されたあと、シリンダ１０８内において圧縮され、フレーム１０６からシェル１０４内に吐き出された後、吐出パイプ１１３を通ってロータリ圧縮機１００の外に吐出される。
【００１８】
図３は単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置を示す断面図、図４は図３におけるＢ−Ｂ線横方向断面図である。
【００１９】
接続端子１２０をロータリ圧縮機１００の端子１１２に接続することで、ロータリ圧縮機１００内の単相誘導電動機に交流電源（図示しない）から交流電圧を印加することができる。主巻線１１０に通電する導線に電流計１２１ａが取り付けられるとともに、補助巻線１１１に通電する導線に電流計１２１ｂが取り付けられている。
【００２０】
単相誘導電動機に通電した際に発生する振動を加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂで計測する。図４に示すように、加速度ピックアップ１２２ａにより主巻線１１０に交流電圧を通電した際にロータ１０２に発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向（一般に補助巻線のある方向であるため，以下では、補助巻線方向と記す）に生ずる振動を計測し、加速度ピックアップ１２２ｂにより補助巻線１１１に交流電圧を通電した際にロータ１０２に発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向（一般に主巻線のある方向であるため，以下では、主巻線方向と記す）に生ずる振動を計測する。
【００２１】
加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂはそれぞれ、加速度ピックアップシリンダ１２３によりロータリ圧縮機１００の半径方向に移動可能であり、振動計測時にはピックアップ除振材１２４を介してロータリ圧縮機１００に押し付けられ、ロータリ圧縮機１００に通電した際に生じるシェル１０４の振動を測定する。加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂをロータリ圧縮機１００に押し付けたときにロータリ圧縮機１００が横転しないように、クランプ爪１２５によってロータリ圧縮機１００を固定する。
【００２２】
クランプ爪１２５はクランプ除振材１２６を介してクランプシリンダ１２７の推力により、ロータリ圧縮機１００を横方向から把持することができる。ロータリ圧縮機１００はワーク除振材１２８の上に配置されている。計測ユニットベース板１２９の下には防振材１３０が配置されており、計測部に外部からの振動が伝播することを防止している。
【００２３】
計測した振動の電気信号はアンプ１３１によって増幅される。電流計１２１ａ、１２１ｂによって計測された電流の電気信号と増幅された振動の信号はＡ／Ｄボード（図示しない）によってコンピュータ１３２内に記録される。コンピュータ１３２は記録した電流波形と振動波形を元にエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を計算し、計算された結果はコンピュータの表示器１３３によって表示される。
【００２４】
電圧調整器１３４によって主巻線１１０と補助巻線１１１に印加する交流電圧を調整することができる。即ち主軸受に油が塗布され、かつ高速で主軸１０５が回転する場合、主軸受に油膜反力が発生し、計測される振動に誤差が発生することがあるが、電圧調整器１３４によって主巻線１１０と補助巻線１１１に印加する交流電圧を調整することによって、ロータ１０２の回転速度を低速にして、このような誤差が発生することを防ぐことができる。また抵抗器１３５及びコンデンサ１３６によって単相誘導電動機に流れる交流電流の大きさを調整する。上記の電気機器類は架台１３７によって固定される。
【００２５】
交流電源（図示しない）より接続端子１２０と端子１１２を介して、ロータリ圧縮機１００に交流電圧を印加し、主巻線１１０に流れる電流と補助巻線１１１に流れる電流をそれぞれ電流計１２１ａと電流計１２１ｂにより計測すると同時に、ロータリ圧縮機１００に生じる振動を加速度ピックアップ１２２ａと加速度ピックアップ１２２ｂにより計測する。
【００２６】
コンピュータ１３２により計測した電流波形と振動波形の位相差の時間変化を計算し、計算した位相差の時間変化からエアギャップ偏心方向を推定し、また計測した振動波形の大きさよりエアギャップ偏心量を推定する。補助巻線方向と主巻線方向についてそれぞれ計測を行い、計測結果から推定された補助巻線方向についてのエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量、並びに主巻線方向についてのエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量からエアギャップ偏心状態の良否を判定する。
【００２７】
次に、エアギャップ偏心状態の検査手段の詳細を図５のフローチャートを用いて説明する。先ずロータリ圧縮機１００をワーク除振材１２８の上に設置する（ＳＴＥＰ５００）。次にクランプ爪１２５をクランプシリンダ１２７によって前進させ、ロータリ圧縮機１００を固定する（ＳＴＥＰ５０１）。次に接続端子１２０を端子１１２に接続する（ＳＴＥＰ５０２）。次に加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを加速度ピックアップシリンダ１２３によって前進させ、ロータリ圧縮機１００に押し付ける（ＳＴＥＰ５０３）。
【００２８】
次に駆動回路を切り替えて、主巻線１１０に電流を流すことにより発生する磁束が、補助巻線１１１に電流を流すことにより発生する磁束より大きくなるようにする（ＳＴＥＰ５０４）。図６はエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。主巻線スイッチ１４４を接点１４３側に接続する（ＳＴＥＰ５０４−１）。
【００２９】
そして補助巻線スイッチ１４５を接点１４６側に接続することにより、補助巻線１１１に対して直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続する（ＳＴＥＰ５０４−２）。これにより主巻線１１０に流れる電流を大きくし、補助巻線１１１に流れる電流を小さくなるように個々の巻線に流れる電流を調整し、通電時にエアギャップ１０１において主巻線１１０により発生させられる磁束の大きさが補助巻線１１１により発生させられる磁束の大きさより大きくなるようにする。
【００３０】
次に交流電源１５０の電圧を電圧調整器１３４により特定の電圧になるように調整される（ＳＴＥＰ５０４−３）。次に単相誘導電動機に交流電圧を印加し、主巻線１１０に流れる電流と補助巻線方向の振動の計測を開始する（ＳＴＥＰ５０５）。主巻線１１０に流れる電流波形は電流計１２１ａにより計測する。また補助巻線方向の振動波形は加速度ピックアップ１２２ａにより計測する（ＳＴＥＰ５０６）。
【００３１】
所定の計測時間が経過したら計測を終了し、同時に通電も終了する（ＳＴＥＰ５０７）。計測した電流波形をＡ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する。また計測した振動波形をアンプ１３１によって増幅し、Ａ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する（ＳＴＥＰ５０８）。
【００３２】
主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形より、補助巻線方向のエアギャップの偏心方向と偏心量をコンピュータ１３２により計算する（ＳＴＥＰ５０９）。図７はこの計算方法を示すためのフローチャートである。また、図８は計測した電流波形と振動波形の例を示すグラフである。
【００３３】
電流波形と振動波形の位相差の時間変化を計算する方法として，図７のフローチャートでは，電流波形が極値（山，または谷）をとる時刻と振動波形が極大値（山），または極小値（谷）をとる時刻との差を，電流波形の半波長ごとに計算し，計算した時刻の差を度数分布で表す方法をとる。詳細を以下に示す。電流波形が極値をとる時刻をｔｎ−１、ｔｎとし、振動波形が極大値をとる時刻をｔ１ｍ−２〜ｔ１ｍ＋２とし、振動波形が極小値をとる時刻をｔ２ｍ−２〜ｔ２ｍ＋２とする。図９は図８における電流半波長分を拡大して示したグラフである。電流波形が極値をとる時刻ｔｎと振動波形が極大値ｔ１ｍ、ｔ１ｍ＋１をとる時刻の差をｐ１ｎ，ｍ、ｐ１ｎ，ｍ＋１とする。また電流波形が極値をとる時刻ｔｎと振動波形が極小値ｔ２ｍ、ｔ２ｍ＋１をとる時刻の差をｐ２ｎ，ｍ、ｐ２ｎ，ｍ＋１とする。
【００３４】
図７において、先ず主巻線１１０に流れる電流波形から、電流波形が極値（山、谷）となる時刻ｔｉ（ｉ＝０、１、…、ｎ、…）を計算する（ＳＴＥＰ６００）。次に補助巻線方向の振動波形から、振動波形が極大値（山）となる時刻ｔ１ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ６０１）。次に主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極大値と電流の極値の時刻の差ｐ１ｉ，ｊ＝ｔ１ｊ−ｔｉを計算する（ＳＴＥＰ６０２）。
【００３５】
次に主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ１ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極大値の個数ｋ１（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０３）。図１０は電流波形と振動波形の極値のずれ時間差と、ずれている極値の数の分布を示すグラフである。横軸はずれている時間ｐ、縦軸は当該ずれている時間に対応する極大値の個数ｋ１（ｐ）、または後述する極小値の個数ｋ２（ｐ）である。
【００３６】
図１０において、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについてｋ１（Δｐ）の和ｈ１＝Σｋ１（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０４）。ここで特定の範囲Δｐについての具体的な決定方法については後述する。次に図８に示すように、補助巻線方向の振動の波形から、振動波形が極小値（谷）となる時刻ｔ２ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ６０５）。次に主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極小値と電流の極値の時刻の差ｐ２ｉ，ｊ＝ｔ２ｊ−ｔｉを計算する（ＳＴＥＰ６０６）。
【００３７】
次に、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ２ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極小値の個数ｋ２（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０７）。図１０において、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについて、ｋ２（Δｐ）の和ｈ２＝Σｋ２（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ６０８）。
【００３８】
次に、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形について、時刻の差が特定の範囲Δｐに入る極大値の個数ｈ１と極小値の個数ｈ２を比較することによりエアギャップ１０１の偏心方向の判定を行う（ＳＴＥＰ６０９）。即ちｈ１＞ｈ２の場合、加速度ピックアップ１２２ａの＋側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。
【００３９】
またｈ１＜ｈ２の場合、加速度ピックアップ１２２ａの−側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。ここでいう加速度ピックアップ１２２ａの＋側及び−側とは、振動波形の符号が正となるような振動の方向を＋側といい、振動波形の符号が負となるような振動の方向を−側という。
【００４０】
最後に補助巻線方向の振動の大きさからエアギャップ１０１の偏心量を計算する（ＳＴＥＰ６１０）。ここで振動の大きさとは振動波形の実効値により求めることができ、又振動波形の正方向の振動と負方向の振動のうち振動の絶対値の大きい方向の振動の絶対値の平均値により求めても良い。更には正方向の振動の強さの絶対値の平均値と負方向の振動の強さの絶対値の平均値との間の平均値により求めても良い。
【００４１】
以上においては、主巻線１１０によって発生する磁束が補助巻線１１１によって発生する磁束よりも大きい場合を説明したが、以下においては補助巻線１１１によって発生する磁束の方が大きい場合を図１１のフローチャートに基づいて説明する。駆動回路を切り替えて、補助巻線１１１に電流を流すことにより発生する磁束が、主巻線１１０に電流を流すことにより発生する磁束より大きくなるようにする（ＳＴＥＰ７００）。
【００４２】
図１２はエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図であり、主巻線スイッチ１４４を接点１４２側に接続することにより、主巻線１１０に対して直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続する（ＳＴＥＰ７００−１）。そして補助巻線スイッチ１４５を接点１４７側に接続する（ＳＴＥＰ７００−２）。これにより主巻線１１０に流れる電流を小さくし、補助巻線１１１に流れる電流を大きくなるように個々の巻線に流れる電流を調整し、通電時にエアギャップ１０１において補助巻線１１１により発生させられる磁束の大きさが主巻線１１０により発生させられる磁束の大きさより大きくなるようにする。
【００４３】
次に、交流電源１５０の電圧を電圧調整器１３４により特定の電圧になるように調整される（ＳＴＥＰ７００−３）。次に単相誘導電動機に交流電圧を印加し、補助巻線１１１に流れる電流と主巻線方向の振動の計測を開始する（ＳＴＥＰ７０１）。補助巻線１１１に流れる電流波形は電流計１２１ｂにより計測する。また主巻線方向の振動波形は加速度ピックアップ１２２ｂにより計測する（ＳＴＥＰ７０２）。
【００４４】
所定の計測時間が経過したら計測を終了し、同時に通電も終了する（ＳＴＥＰ７０３）。計測した電流波形をＡ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する。また計測した振動波形をアンプ１３１によって増幅し、Ａ／Ｄボード（図示しない）を介してコンピュータ１３２に取り込み記録する（ＳＴＥＰ７０４）。補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形より、主巻線方向のエアギャップの偏心方向と偏心量をコンピュータ１３２により計算する（ＳＴＥＰ７０５）。図１３はこの計算方法を示すためのフローチャートである。
【００４５】
図１３において、先ず補助巻線１１１に流れる電流の波形から、電流波形が極値（山、谷）となる時刻ｔ’ｉ（ｉ＝０、１、…、ｎ、…）を計算する（ＳＴＥＰ８００）。次に主巻線方向の振動の波形から、振動波形が極大値（山）となる時刻ｔ１’ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ８０１）。次に補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極大値と電流の極値の時刻の差ｐ１’ｉ，ｊ＝ｔ１’ｊ−ｔ’ｉを計算する（ＳＴＥＰ８０２）。
【００４６】
次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ１’ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極大値の個数ｋ１’（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０３）。次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについてｋ１’（Δｐ）の和ｈ１’＝Σｋ１’（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０４）。次に、主巻線方向の振動の波形から、振動波形が極小値（谷）となる時刻ｔ２’ｊ（ｊ＝０、１、…、ｍ、…）を計算する（ＳＴＥＰ８０５）。
【００４７】
次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、電流波形半周期ごとに、電流半波長間における振動の極小値と電流の極値の時刻の差ｐ２’ｉ，ｊ＝ｔ２’ｊ−ｔ’ｉを計算する（ＳＴＥＰ８０６）。次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形から、時間ｐごとにｐ＝ｐ２’ｉ，ｊ（ｉ、ｊ＝０、１、…）となる極小値の個数ｋ２’（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０７）。補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形について、時間ｐのうち特定の範囲Δｐについて、ｋ２’（Δｐ）の和ｈ２’＝Σｋ２’（Δｐ）を計算する（ＳＴＥＰ８０８）。
【００４８】
次に、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形について、時刻の差が特定の範囲Δｐに入る極大値の個数ｈ１’と極小値の個数ｈ２’を比較することによりエアギャップ１０１の偏心方向の判定を行う（ＳＴＥＰ８０９）。即ちｈ１’＞ｈ２’の場合、加速度ピックアップ１２２ｂの＋側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。またｈ１’＜ｈ２’の場合、加速度ピックアップ１２２ｂの−側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定する。
【００４９】
そして、主巻線方向の振動の大きさからエアギャップ１０１の偏心量を計算する（ＳＴＥＰ８１０）。再び図１１のフローチャートに戻り、主巻線１１０に流れる電流波形と補助巻線方向の振動波形に基づいて推定されるエアギャップ偏心状態と、補助巻線１１１に流れる電流波形と主巻線方向の振動波形に基づいて推定されるエアギャップ偏心状態より、エアギャップ１０１の良否の判定を行い、その結果をコンピュータの表示器１３３に表示する（ＳＴＥＰ７０６）。尚この良否の判定の仕方については後述する。
【００５０】
そして、加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを加速度ピックアップシリンダ１２３によって後退させる（ＳＴＥＰ７０７）。次に接続端子１２０を端子１１２から取外す（ＳＴＥＰ７０８）。次にクランプ爪１２０をクランプシリンダ１２７によって後退させる（ＳＴＥＰ７０９）。最後にロータリ圧縮機１００をワーク徐振材１２８の上から取り除く（ＳＴＥＰ７１０）。
【００５１】
ここで、補助巻線抵抗器１４８の大きさ、補助巻線コンデンサ１４９の容量、主巻線抵抗器１４１の大きさ、主巻線コンデンサ１４０の容量及び電圧調整器１３４によって調整される電圧の大きさは、各巻線に印加される交流電圧の周波数の２／３以下の回転周期でロータ１０２が回転できるように調整された抵抗の大きさ、コンデンサ容量及び電圧の大きさであり、様々な値の組み合わせが存在する。
【００５２】
ロータの回転数が大きくなるようにコンデンサ容量及び電圧の大きさを調整した場合，ロータに働く不平衡磁気吸引力が大きくなり，振動時のロータの反動が大きくなる。このような場合の振動波形においては，不平衡磁気吸引力による振動であるのか，反動による振動であるのかを判断することが難しくなる。一方，ロータの回転数が小さくなるようにコンデンサ容量及び電圧の大きさを調整する場合，ロータに働く不平衡磁気吸引力が小さくなり，振動時のロータの反動も小さくなるため，不平衡磁気吸引力による振動が明確になり，エアギャップ偏心方向の判定が容易となる。またロータの回転数が小さい程，不平衡磁気吸引力が最大となる時点でのロータの位相は様々異なり，ロータの位相により変化するエアギャップ偏心状態を精度よく計測できるようになる。特に各巻線に印加する交流電圧の周波数の２／３以下の回転周期でロータが回転するようにコンデンサ容量及び電圧を調整した場合，図１４に示すように印加する電圧周波数の２倍周波の振動が発生するため，ロータが１回転する間に３回以上不平衡磁気吸引力が最大となり，３種類以上の異なるロータ位相における振動を計測することができ，ロータやステータの部品精度、組立精度が悪い場合でも、エアギャップ偏心状態の良否を確実に判定することができるようになる。
【００５３】
また上記構成においては、それぞれの巻線によりエアギャップ１０１に誘起される磁束を調整する手段として、電圧調整器、コンデンサ、抵抗器を用いた場合を示したが、巻線の電流を調整する電流調整器を用いてもよい。
【００５４】
次に、特定の範囲Δｐについての具体的な決定方法について説明する。特定の範囲Δｐは単相誘導電動機に印加する電源周波数に応じて設定する必要があり、例えば計測される振動波形が、電流周波数の２倍周波から６倍周波までの周波数の成分を多く含む場合には、時間ｐが０秒から電流周期の１／１２〜１／４程度までの範囲を選択する。
【００５５】
また例えばあらかじめエアギャップ偏心方向のわかっている単相誘導電動機を用いてΔｐを設定するための実験を行い、図１０のような度数分布表を作成して、特定の範囲Δｐの設定値を決める方法がある。例えばエアギャップの偏心方向が加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂの＋側である場合には、作成した度数分布表においてｋ１（ｐ）＞ｋ２（ｐ），またはｋ１’（ｐ）＞ｋ２’（ｐ）となる範囲を見つけ、これをΔｐと定義し、また例えばエアギャップの偏心方向が加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂの−側である場合には、作成した度数分布表においてｋ１（ｐ）＜ｋ２（ｐ），またはｋ１’（ｐ）＜ｋ２’（ｐ）となる範囲を見つけ、これをΔｐと定義すればよい。
【００５６】
複数の範囲を選びうる場合は、時間ｐが正であり、かつ０に近い範囲とするのがよい。これは電流波形が極値となるときに、不平衡磁気吸引力（ロータに働く加振力）が最大となり、エアギャップが狭い方向へロータが振動するため、電流波形が極値となる直後の振動波形の極値の符号の方向にエアギャップが偏心しているためである。図１０においては、Δｐの範囲を上記のように、時間ｐが正であり、かつ０に近い範囲としている。
【００５７】
上記のことを鑑みて、計測される振動波形が、電流周波数の２倍周波から６倍周波までの周波数の成分を多く含む場合の偏心の測定について以下説明する。上記のように計測される振動波形が、電流周波数の２倍周波から６倍周波までの周波数の成分を多く含む場合には、特定の範囲Δｐとしては電流周期の１／１２〜１／４程度までの範囲を選択する。更に上記のように特定の範囲Δｐを選択する際には、時間ｐが正であり、かつ０に近い範囲とするのがよいので、図１０に示すように、特定の範囲Δｐは電流周期の１／１２〜１／４程度までの範囲であって、時間ｐが正でありかつ０に近い範囲が選択されることとなる。
【００５８】
そしてこの特定の範囲Δｐにおいて、上記のようにｋ１（Δｐ）の和ｈ１＝Σｋ１（Δｐ）を計算するとともに、ｋ２（Δｐ）の和ｈ２＝Σｋ２（Δｐ）を計算し、時刻の差が特定の範囲Δｐに入る極大値の個数ｈ１と極小値の個数ｈ２を比較することによりエアギャップ１０１の偏心方向の判定を行う。即ちｈ１＞ｈ２の場合、加速度ピックアップの＋側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定され、またｈ１＜ｈ２の場合、加速度ピックアップの−側の方向にエアギャップ１０１は偏心していると判定するのである。そして振動の大きさからエアギャップ１０１の偏心量を計算する。
【００５９】
電流波形半周期ごとに電流波形の極値と振動波形の極大値、極小値は数ｍ秒程度のずれがあり、そのずれはばらつきがある。例えば図１０に示すように、時間ｐがΔｐとなる範囲をあらかじめ設定しておき、その範囲内の極大値の数の和Σｋ１（Δｐ）と極小値の数の和Σｋ２（Δｐ）を比較することでエアギャップ偏心方向を判定することができる。
【００６０】
例えば主巻線１１０の巻線方向と垂直の方向にエアギャップ１０１が偏心している場合、主巻線１１０に電流が流れ、磁束が誘起されると、磁束と直交する方向に不平衡磁気吸引力が働き、ロータ１０２はエアギャップ１０１の狭いほうへ移動する。例えば単相２極誘導電動機に交流電圧が印加された場合、電流の絶対値の増加に伴い磁束が大きくなり、不平衡磁気吸引力も増加する。
【００６１】
電流の絶対値が最大となると（すなわち電流波形が極値となると）、不平衡磁気吸引力も最大となり、振動波形もエアギャップの狭い方向へ極値をとる。電流波形と振動波形の関係の典型例としては、図１４に示されるように、振動波形が電流波形の倍周波数の振動となる例が考えられる。
【００６２】
しかし実際に計測される電流波形の極値の位相と電流周波数の倍周波数である振動波形の極大値、極小値の位相には位相ずれが存在する上に、電流周波数の４倍周波数や６倍周波数というような高次の振動や外乱も計測されるため、計測される振動波形は例えば図８に示されるようになり、エアギャップ偏心方向を判定するのは困難となる。
【００６３】
そこで上記に示すように、電流波形半波長ごとに電流波形が極値となる時刻と振動波形が極大値、及び極小値となる時刻の差の度数分布を計算することで、電流波形と振動波形のずれを明確に把握することができる。時間のずれについて上記のように特定の範囲Δｐをあらかじめ設定することにより、エアギャップ偏心方向の正確な判定を行うことができる。
【００６４】
また上記説明においては、電流波形の極値の時刻ｔｉ、またはｔ’ｉを計算する場合について説明したが、例えば電流波形が極値となる時刻の代わりに電流波形がゼロとなる時刻を計算してｔｉ、またはｔ’ｉを求めるようにしても良い。また上記説明では、単相誘導電動機に通電される電流波形と振動波形を用いてエアギャップ偏心方向を推定する場合について説明したが、例えば単相誘導電動機に通電する電流波形ではなく、単相誘導電動機に印加する電圧の波形を計測し、電圧波形と振動波形との位相差を求めるようにしてもよい。
【００６５】
次にエアギャップの良否を判定する手段について説明する。ロータ１０２に作用する不平衡磁気吸引力は磁束の大きさとエアギャップ偏心量によって決定されるため、あらかじめ振動を計測する方向についてエアギャップ偏心量と振動の大きさの関係をそれぞれ調査しておくことで、振動の大きさからエアギャップ偏心量を推定することができる。即ちロータリ圧縮機１００を溶接によって密閉する前の段階でエアギャップ偏心量をゲージ等によって測定し、また所定の交流電圧を印加した場合の振動の大きさを計測し、振動の大きさとエアギャップ偏心量との相関関係を示すデータを作成しておく。
【００６６】
ロータリ圧縮機１００を組み立てた後、主巻線１１０に電流を通電した際に誘起される磁束と垂直な方向、及び補助巻線１１１に電流を通電した際に誘起される磁束と垂直な方向の２方向について、それぞれ計測した振動の大きさとあらかじめ作成しておいた上記データを比較することによりエアギャップ偏心量を推定することができるため、上記で説明したようなエアギャップ偏心量とエアギャップ偏心方向の計算結果に基づいてエアギャップ偏心状態を２次元座標系として表し、エアギャップの良否を判定することができる。
【００６７】
上記のように構成することにより、本発明によればロータ１０２とステータ１０３の位置関係が直接目視することができない製品の完成状態において、単相誘導電動機ごとの加工や組立のばらつきや外乱がある場合でも、ノイズフィルタ等の雑音除去手段を駆動回路あるいは計測システムに組み込むことなく、エアギャップ偏心状態を精度よく検査することができるようになる。
【００６８】
実施の形態２．
本実施の形態においては、計測時に電流を流す巻線を主巻線１１０、または補助巻線１１１のどちらか一方のみとして、ロータ１０２がロック状態であるときのエアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を検査するものである。単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は図１及び図２で示したものと同様であり、又単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置の外観も図３，図４で示したものと同様であるが、駆動回路が相違する。
【００６９】
図１５，図１６はこの発明の実施の形態２によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図であり、図において、ロータリ圧縮機１００に電流を流すための駆動回路に主巻線通電スイッチ１５１と補助巻線通電スイッチ１５２が設けられたものである。図１５に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｎであり補助巻線スイッチ１５２がｏｆｆであるときに、主巻線１１０のみに電流が流される。また図１６に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｆｆであり、補助巻線スイッチ１５２がｏｎであるときに、補助巻線１１１のみに電流が流される。
【００７０】
本実施の形態においては、駆動回路の切替が実施の形態１の場合と異なる。即ち実施の形態１においては、電動機に交流電圧を印加し、ロータ１０２を回転状態としたが、本実施の形態においては、主巻線１１０かあるいは補助巻線１１１のみに交流電圧を印加するため、ロータ１０２は回転せず、ロック状態で振動する。
【００７１】
上記実施の形態１におけるＳＴＥＰ５０４の駆動回路の切替においては、図６に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４３側とし、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４６側として、補助巻線１１１に直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続するものとした。これに対して本実施の形態においては、図１５に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｎとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｆｆとすることにより主巻線１１０にのみに電流を流すようにした。
【００７２】
また実施の形態１におけるＳＴＥＰ７００の駆動回路の切替においては、図１２に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４２側とし、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４７側として、主巻線１１０に直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続するものとした。これに対して本実施の形態においては、図１６に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｆｆとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｎとすることにより補助巻線１１１にのみに電流を流すようにした。
【００７３】
以上のように構成することにより、単相誘導電動機に交流電圧を印加した場合、ロータ１０２は回転せずにロック状態となり、ロック状態における振動波形と電流波形からエアギャップ偏心方向と偏心量を推定することができる。尚エアギャップ偏心方向と偏心量を推定する手段は上記実施の形態１において説明した場合と同様に行う。
【００７４】
本実施形態においては、ロータ１０２が回転しないロック状態において振動の計測を行うので、例えば主軸１０５と主軸受け（図示しない）の間に十分な潤滑油がない場合においても、主軸受け（図示しない）が損傷することなく、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を計測することができるようになる。
【００７５】
実施の形態３．
本実施の形態においては、計測時に印可する電圧の周波数を調整することにより、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を精度よく検査するようにしたものである。単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は図１及び図２で示したものと同様であり、又単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置の外観も図３，図４で示したものと同様であるが、駆動回路が相違しており、本実施形態においては、周波数調整器１５３が付け加えられている。
【００７６】
図１７，図１８はこの発明の実施の形態３によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。上記実施の形態１におけるＳＴＥＰ５０４の駆動回路の切替においては、図６に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４３側とし、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４６側として、補助巻線１１１に直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続するものとし、更に電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整するものとした。
【００７７】
これに対して本実施の形態においては、図１７に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４３側とするとともに、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４６側とし、補助巻線１１１に直列に補助巻線抵抗器１４８と補助巻線コンデンサ１４９を接続する。その後、周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整するものである。
【００７８】
また実施の形態１におけるＳＴＥＰ７００の駆動回路の切替においては、図１２に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４２側とするとともに、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４７側とし、主巻線１１０に直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続し、その後、電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧に調整するものとした。
【００７９】
これに対して本実施の形態においては、図１８に示すように、主巻線スイッチ１４４の接続先を接点１４２側とするとともに、補助巻線スイッチ１４５の接続先を接点１４７側として、主巻線１１０に直列に主巻線抵抗器１４１と主巻線コンデンサ１４０を接続し、その後周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整するものである。
【００８０】
ここで、補助巻線抵抗器１４８の大きさ、補助巻線コンデンサ１４９の容量、主巻線抵抗器１４１の大きさ、主巻線コンデンサ１４０の容量、周波数調整器１５３により調整される電源周波数及び電圧調整器１５３により調整される電圧の大きさは、磁束の周期の２／３以下の回転周期にてロータ１０２が回転するように調整された抵抗器の大きさ、コンデンサ容量、電圧の大きさ及び周波数であり、様々な値の組み合わせが存在する。またここでそれぞれの巻線により誘起される磁束を調整する手段として、電圧調整器、コンデンサ、抵抗器を用いたが、巻線の電流を調整する電流調整器を用いてもよい。
【００８１】
本実施の形態においては、電源周波数の整数倍が単相誘導機の固有振動数に等しいような場合、共振現象が発生し、計測される振動が大きくなり、振動の方向の判定が困難になってしまうが、周波数調整器１５３によって電源周波数を調整することにより、共振周波数を避けて計測することができ、精度よくエアギャップ偏心状態の良否を判定することができるようになる。
【００８２】
尚上記実施の形態１または３においては、インピーダンス固定型のコンデンサ及び抵抗器を駆動回路に組み込むようにしたが、可変型のコンデンサ及び抵抗器を使用してもよく、この場合、多機種の単相誘導機に対応することができる駆動回路を比較的安価に構成することができるようになる。又上記実施の形態１または３においては、交流電流を流したときに発生する主巻線１１０により誘起される磁束と、補助巻線１１１により誘起される磁束の大きさの比を調整する手段としてコンデンサ及び抵抗器を用いた例を示したが、リアクタンスを接続して各巻線のインピーダンスを調整するようにしてもよい。
【００８３】
更に図３においては、計測体に押し付けることにより振動を測定するタイプである加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを用いた場合を示したが、マグネットあるいは接着剤等によって装着するタイプを用いてもよく、この場合シェル１０４をクランプするためのクランプ機構及びシリンダを設置する必要がないため、検査装置を安価に構成することができるようになる。
【００８４】
又図３においては、加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂにより計測した振動をアンプ１３１によって増幅した例を示したが、加速度ピックアップをプリアンプ内蔵式に構成し、かつプリアンプに電力を供給する機能を別途設けることにより、外部にアンプ１３１を設けないようにしてもよい。
【００８５】
また振動を検出する手段として加速度ピックアップ１２２ａ、１２２ｂを設けた場合を例示したが、例えば変位や位置情報から振動を検出するタイプの振動検出手段を設置するようにしても良い。更に図３においては、電流を計測するための電流計として、クランプ式の電流計１２１ａ、１２１ｂを設けた場合を示したが、あらかじめ駆動回路中に電流計を組み込むように構成しても良い。
【００８６】
実施の形態４．
本実施の形態においては、計測時に電圧を印加する巻線を主巻線１１０、または補助巻線１１１のみとしてロータ１０２をロック状態にするとともに、計測時に印加する電圧の周波数を周波数調整器１５３により調整することにより、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を精度よく検査するようにしたものである。
【００８７】
単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は図１及び図２で示したものと同様であり、又単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置の外観も図３，図４で示したものと同様であるが、駆動回路が相違しており、周波数調整器１５３が設けられている。
【００８８】
図１９，図２０はこの発明の実施の形態４によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図であり、図において、ロータリ圧縮機１００に電流を流すための駆動回路に主巻線通電スイッチ１５１と補助巻線通電スイッチ１５２が設けられたものである。図１９に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｎであり補助巻線スイッチ１５２がｏｆｆであるときに、主巻線１１０のみに電流が流される。また図２０に示す駆動回路図において、主巻線スイッチ１５１がｏｆｆであり、補助巻線スイッチ１５２がｏｎであるときに、補助巻線１１１のみに電流が流される。
【００８９】
以下本実施の形態における動作の説明については、実施の形態２との違いについて説明する。上記実施の形態２においては、図１５に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｎとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｆｆとして主巻線１１０にのみ電流を流し、その後電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９０】
これに対して本実施の形態においては、図１９に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｎとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｆｆとして、主巻線１１０にのみ電流を流し、その後周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、更に電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９１】
また上記実施の形態２においては、図１６に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｆｆとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｎとすることにより補助巻線１１１にのみに電流を流すようにし、その後電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９２】
これに対して本実施の形態においては、図２０に示すように、主巻線通電スイッチ１５１をｏｆｆとするとともに、補助巻線通電スイッチ１５２をｏｎとして補助巻線１１１にのみ電流を流すようにし、その後周波数調整器１５３により電源周波数を特定の周波数に調整し、更に電圧調整器１３４により電圧を特定の電圧になるように調整する。
【００９３】
ここで、周波数調整器１５３によって調整される電源周波数及び電圧調整器１３４によって調整される電圧の大きさは、電源周波数が単相誘導電動機の固有振動数の整数倍とならず、かつノイズによる影響を微小なものとするように調整されるものであり、様々な値の組み合わせが存在する。またここでそれぞれの巻線により誘起される磁束を調整する手段として、電圧調整器１３４を用いたが、巻線の電流を調整する電流調整器を用いてもよい。
【００９４】
本実施形態においては実施の形態２の場合と同様、ロータ１０２が回転しないロック状態において振動の計測を行うので、例えば主軸１０５と主軸受け（図示しない）の間に十分な潤滑油がない場合においても、主軸受け（図示しない）を損傷することなく、エアギャップ偏心方向とエアギャップ偏心量を計測することができるようになる。
【００９５】
更に本実施形態においては実施の形態３の場合と同様、電源周波数の整数倍が単相誘導機の固有振動数に等しいような場合、共振現象が発生し、計測される振動が大きくなり、振動の方向の判定が困難になってしまうが、周波数調整器１５３によって電源周波数を調整することにより、共振周波数を避けて計測することができ、精度よくエアギャップ偏心状態の良否を判定することができるようになる。
【００９６】
実施の形態５．
本実施の形態においては、エアギャップ偏心状態を検査した後、修正する方法について説明する。図２１はエアギャップ偏心状態を２次元的に表すためのｕｖ座標系を示す断面図、図２２はエアギャップ偏心状態を修正するための方法を示す断面図である。
【００９７】
検査の対象となる単相誘導電動機を含むロータリ圧縮機１００は実施の形態１で説明したものと同様であるとともに、ロータリ圧縮機１００のエアギャップ偏心状態を検査する方法も実施の形態１の場合と同じである。以下では、検査した結果を元にエアギャップ偏心状態を修正する方法について詳細に説明する。
【００９８】
ロータリ圧縮機１００は、製品の完成状態において密閉された容器の内部に単相誘導電動機が組みつけられているため、エアギャップ偏心状態を目視やギャップゲージによる測定などの直接的な手段で検査することができない。上記実施の形態１においては、そのような状態の単相誘導電動機のエアギャップ状態を検査することができ、検査した結果は図２１に示すｕｖ座標系においてベクトルとして表すことができる。
【００９９】
図２１において、加速度ピックアップ１２２ａをｕ軸、加速度ピックアップ１２２ｂをｖ軸とする。上記実施の形態１においては、図５のＳＴＥＰ５０９において計算した補助巻線方向のエアギャップ偏心方向と偏心量の結果をｕ軸上の座標で表し、また図１１のＳＴＥＰ７０５において計算した主巻線方向のエアギャップ偏心方向と偏心量の結果をｖ軸上の座標で表すことにより、単相誘導電動機のエアギャップが狭くなる方向を２次元的に表すことができる。
【０１００】
検査の対象となる単相誘導電動機はシェル１０４の内部に固定されているため、シェル１０４を変形させることにより単相誘導電動機のエアギャップ状態を修正することができる。シェル１０４を変形させる方法として、例えばシェル１０４を加熱して歪ませる方法があり、図２２に示すように、バーナー１６０によりシェル１０４を変形させることができる。
【０１０１】
ロータリ圧縮機１００をサーボモータ（図示しない）によって回転させられる回転機構を有する回転テーブル１６２上に設置し、ステータ１０３と溶接点１０９の間にバーナー１６０の火炎１６１が当たるようにバーナー１６０の高さを固定する。バーナー１６０に着火した後に回転テーブル１６２を回転させ、シェル１０４の周上に加熱する。
【０１０２】
一般にシェル１０４を外部より加熱した場合、冷却された後に加熱した方向へ凹となるようにシェル１０４は変形する。ステータ１０３はシェル１０４に焼嵌め固定されているため、シェル１０４の変形に従ってステータ１０３の中心軸が傾き、エアギャップ偏心状態が変化する。前記エアギャップ偏心状態の検査結果に従い、エアギャップの狭い方向から加熱し、エアギャップ偏心量に応じて加熱量を調整することで、エアギャップ偏心状態を修正することができる。
【０１０３】
図２２においてはバーナー１６０によって加熱する方法を示したが、シェル１０４の加熱手段はバーナーに限らず、例えば高周波加熱、レーザー及びＴＩＧ溶接等を使用しても良い。高周波加熱、レーザー及びＴＩＧ溶接では、シェル１０４に対する加熱量をバーナーより制御しやすいため、精度よくエアギャップ偏心状態を修正することができる。また本実施の形態においてはシェル１０４を変形させる手段として、加熱による方法を説明したが、例えばハンマーなどで叩いてシェル１０４を変形させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】この発明の実施の形態１による単相誘導電動機を内部に有する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を示す縦方向断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線横方向断面図である。
【図３】単相誘導電動機を内在する冷凍・空調機用のロータリ圧縮機１００を被計測体とした単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置を示す断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線横方向断面図である。
【図５】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図６】エアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図７】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図８】計測した電流波形と振動波形の例を示すグラフである。
【図９】図８における電流半波長分を拡大して示したグラフである。
【図１０】電流波形と振動波形の極値のずれ時間差と、ずれている極値の数の分布を示すグラフである。
【図１１】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図１２】エアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１３】エアギャップ検査方法を示すフローチャートである。
【図１４】電流波形と振動波形の典型例を示すグラフである。
【図１５】この発明実施の形態２によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１６】この発明実施の形態２によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１７】この発明実施の形態３によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１８】この発明実施の形態３によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図１９】この発明実施の形態４によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図２０】この発明実施の形態４によるエアギャップ偏心検査装置における駆動回路を示す回路図である。
【図２１】この発明の実施の形態５によるエアギャップ偏心状態を２次元的に表すためのｕｖ座標系を示す断面図である。
【図２２】エアギャップ偏心状態を修正するための方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１ エアギャップ、１０２ ロータ、１０３ ステータ、１０４ シェル、
１０５ 主軸、１１０ 主巻線、１１１ 補助巻線、１２１ａ，１２１ｂ 電流計、
１２２ａ，１２２ｂ 加速度ピックアップ、１３４ 電圧調整器、
１５３ 周波数調整器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備え上記ロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置において、上記主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加する手段と，上記主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測する電流計測手段と、上記主巻線及び補助巻線に上記交流電圧を印加した際に，上記ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する振動計測手段と、上記振動波形の振幅により上記エアギャップの偏心量を計算するとともに、上記振動波形と上記電流波形との位相差の時間変化により上記エアギャップの偏心方向を計算し、上記計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいて上記エアギャップの良否を判定する判定手段とを設けたことを特徴とする単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項２】
上記主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に、上記主巻線及び補助巻線のうち一方の巻線によりエアギャップに誘起される磁束が他方の巻線によりエアギャップに誘起される磁束より大きい状態で、上記ロータを回転させる駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項３】
印加する交流電圧の周波数の２／３以下の回転周期によって上記ロータを回転させる駆動回路を設けたことを特徴とする請求項２記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項４】
上記主巻線または上記補助巻線の一方のみに交流電圧を印加し、かつ上記交流電圧を印加する巻線を切り替えることができる駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項５】
上記交流電圧を変更するための電圧調整機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項６】
上記交流電圧の周波数を変更するための周波数変換機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項７】
主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備え上記ロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ修正方法であって、上記主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加して上記主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測するとともに、上記主巻線及び補助巻線に上記交流電圧を印加した際に，上記ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測し、計測された上記振動波形の振幅により上記エアギャップの偏心量を計算するとともに、計測された上記振動波形と計測された上記電流波形との位相差の時間変化により上記エアギャップの偏心方向を計算し、上記計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいて上記エアギャップの良否を判定して、この判定結果に基づいて上記ステータが固定されたシェルを変形させることにより上記単相誘導電動機のエアギャップを修正することを特徴とする単相誘導電動機のエアギャップ修正方法。
【請求項１】
主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備え上記ロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置において、上記主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加する手段と，上記主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測する電流計測手段と、上記主巻線及び補助巻線に上記交流電圧を印加した際に，上記ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測する振動計測手段と、上記振動波形の振幅により上記エアギャップの偏心量を計算するとともに、上記振動波形と上記電流波形との位相差の時間変化により上記エアギャップの偏心方向を計算し、上記計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいて上記エアギャップの良否を判定する判定手段とを設けたことを特徴とする単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項２】
上記主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加した際に、上記主巻線及び補助巻線のうち一方の巻線によりエアギャップに誘起される磁束が他方の巻線によりエアギャップに誘起される磁束より大きい状態で、上記ロータを回転させる駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項３】
印加する交流電圧の周波数の２／３以下の回転周期によって上記ロータを回転させる駆動回路を設けたことを特徴とする請求項２記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項４】
上記主巻線または上記補助巻線の一方のみに交流電圧を印加し、かつ上記交流電圧を印加する巻線を切り替えることができる駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項５】
上記交流電圧を変更するための電圧調整機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項６】
上記交流電圧の周波数を変更するための周波数変換機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の単相誘導電動機のエアギャップ偏心検査装置。
【請求項７】
主軸と共に回転するロータと、主巻線と補助巻線とを備え上記ロータとの間でエアギャップを有するように配置されたステータとからなる単相誘導電動機のエアギャップ修正方法であって、上記主巻線及び補助巻線に交流電圧を印加して上記主巻線及び補助巻線に流れる電流の電流波形を計測するとともに、上記主巻線及び補助巻線に上記交流電圧を印加した際に，上記ロータに発生する不平衡磁気吸引力が最大となる方向の単相誘導電動機の振動の振動波形を計測し、計測された上記振動波形の振幅により上記エアギャップの偏心量を計算するとともに、計測された上記振動波形と計測された上記電流波形との位相差の時間変化により上記エアギャップの偏心方向を計算し、上記計算されたエアギャップの偏心量及び偏心方向に基づいて上記エアギャップの良否を判定して、この判定結果に基づいて上記ステータが固定されたシェルを変形させることにより上記単相誘導電動機のエアギャップを修正することを特徴とする単相誘導電動機のエアギャップ修正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１７７９００（Ｐ２００９−１７７９００Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３８０（Ｐ２００８−１２３８０）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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