特許 7250196 モータ軸受摩耗監視装置、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法、および設定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-23

(45)【発行日】2023-03-31

(54)【発明の名称】モータ軸受摩耗監視装置、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法、および設定プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/20 20160101AFI20230324BHJP

   H02P 31/00 20060101ALI20230324BHJP

【ＦＩ】

H02K11/20

H02P31/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022073021

(22)【出願日】2022-04-27

【審査請求日】2022-12-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000226242

【氏名又は名称】日機装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141173

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 啓一

(72)【発明者】

【氏名】小森 智裕

【審査官】尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３４０５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０４４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－５１５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１５０９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１４８８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／２０

Ｈ０２Ｐ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置であって、
複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、
複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部と、
前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定部と、
を有してなる、
モータ軸受摩耗監視装置。

【請求項2】

前記除算値と、前記ロータの前記スラスト方向の位置と、の対応関係を示す第１対応関係情報を記憶する記憶部、を有してなり、
前記初期値設定部は、前記除算値算出部により算出された前記除算値と前記第１対応関係情報とに基づいて、前記初期値を設定する、
請求項１に記載のモータ軸受摩耗監視装置。

【請求項3】

前記記憶部は、前記第１合成信号の前記信号電圧と前記第２合成信号の前記信号電圧との差分値と、前記ロータの前記スラスト方向の位置と、の対応関係を示す第２対応関係情報、を記憶し、
前記初期値設定部は、前記除算値算出部により算出された前記除算値と、前記第１対応関係情報と、前記第２対応関係情報と、に基づいて、前記初期値を設定する、
請求項２に記載のモータ軸受摩耗監視装置。

【請求項4】

前記差分値と前記第２対応関係情報とに基づいて、前記軸受の前記スラスト方向の摩耗量を検出する摩耗量検出部、を有してなる、
請求項３に記載のモータ軸受摩耗監視装置。

【請求項5】

前記除算値と前記第１対応関係情報とに基づいて、前記軸受の前記スラスト方向の摩耗量を検出する摩耗量検出部、を有してなる、
請求項２に記載のモータ軸受摩耗監視装置。

【請求項6】

前記第１合成信号と前記第２合成信号それぞれに所定のオフセット値を減算し、減算後の前記第１合成信号と前記第２合成信号それぞれを増幅する作動増幅部と、
増幅後の前記第１合成信号と前記第２合成信号それぞれをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
を有してなり、
前記オフセット値は、前記Ａ／Ｄ変換器の入力電圧範囲に応じて決定される、
請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ軸受摩耗監視装置。

【請求項7】

前記第１合成信号の前記信号電圧と、前記第２合成信号の前記信号電圧と、前記入力電圧範囲と、に基づいて、前記オフセット値を決定するオフセット値決定部、を有してなる、
請求項６に記載のモータ軸受摩耗監視装置。

【請求項8】

キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置の設定方法であって、
複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、
複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出ステップと、
前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定ステップと、
を含む、
モータ軸受摩耗監視装置の設定方法。

【請求項9】

キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置が備えるプロセッサにより実行される設定プログラムであって、
複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、
前記プロセッサを、
複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部、および
前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定部、
として機能させる、
設定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ軸受摩耗監視装置、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法、および設定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

キャンドモータポンプは、ポンプとモータとが一体で、取扱液の漏洩が無い構造を有している。一般的に、キャンドモータポンプの回転構造部分（ロータ、回転軸、軸受、およびインペラ）は、取扱液で満たされるキャンに密封されている。そのため、キャンドモータポンプの内部構造は、外部から目視により監視できない。したがって、このような構造を有するキャンドモータポンプを効率よく運用するために、軸受の摩耗状態を監視する装置（以下「監視装置」という。）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示されている監視装置（モータ軸受摩耗監視装置）は、ステータの長手方向の両端に取り付けられた検出コイルを用いて、ロータの回転時の磁束変化を信号電圧値の変化として測定することにより、軸受の摩耗により生じるロータ（回転軸）のラジアル方向およびスラスト方向の変位を監視している。

【0004】

このような監視装置では、スラスト方向におけるロータの機械的な初期位置（ロータおよびステータの中心が一致する位置）と、スラスト方向の検出コイルの磁気的な中心位置（フロント側およびリア側の検出コイルの信号電圧値が一致する点：磁気中心）と、の間には、組立公差などに基づくずれが生じる。このずれ量は、ポンプごとに僅かに異なる固有値である。そのため、この初期位置における信号電圧値を、軸受が摩耗していない状態のロータの初期位置を示す値（初期値）として、ポンプごとに設定する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－０８０１０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

初期位置の信号電圧値を取得するためには、例えば、定格の運転条件でポンプを試験運転させ、検出コイルの検出信号の信号電圧値を測定する必要がある。そのためには、実際の取扱液に近い液（または、疑似的に水）の送液が必要である。このように、初期値の設定には、工数および時間が必要となる。

【0007】

本発明は、容易に初期値を設定可能なモータ軸受摩耗監視装置、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法、および設定プログラムすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施態様におけるモータ軸受摩耗監視装置は、キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置であって、複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部と、前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定部と、を有してなる。

【0009】

本発明の一実施形態におけるモータ軸受摩耗監視装置の設定方法は、キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置の設定方法であって、複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出ステップと、前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定ステップと、を含む。

【0010】

本発明の一実施形態におけるモータ軸受摩耗監視装置の設定プログラムは、キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置が備えるプロセッサにより実行される設定プログラムであって、複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、前記プロセッサを、複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部、および前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定部、として機能させる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、容易に初期値を設定可能なモータ軸受摩耗監視装置、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法、および設定プログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】キャンドモータポンプの側面図である。

【図2】図１のキャンドモータポンプが備えるモータ部の縦断面を示す模式断面図である。

【図3】図２のモータ部のＡ部を拡大した模式拡大断面図である。

【図4】本発明に係るモータ軸受摩耗監視装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。

【図5】図４のモータ軸受摩耗監視装置が備える検出コイルの配置を示す模式斜視図である。

【図6】図５のＢ部を拡大した拡大斜視図である。

【図7】図５の検出コイルの検出信号の一例を示す模式図である。

【図8】図２のモータ部が備えるステータに対するロータのスラスト方向の位置と、２つの検出信号が合成された合成信号と、の関係を説明する模式図である。

【図9】図２のモータ部が備えるステータに対するロータのスラスト方向の位置と、除算値と、の対応関係を示す模式図である。

【図10】図４のモータ軸受摩耗監視装置が備える記憶部に記憶されている情報の一例を示す模式図である。

【図11】図４のモータ軸受摩耗監視装置が備える記憶部に記憶されている情報の別の一例を示す模式図である。

【図12】図４のモータ軸受摩耗監視装置が備える表示部の外観を示す模式図である。

【図13】図１２の表示部のスラスト方向における表示態様を説明する模式図である。

【図14】図４のモータ軸受摩耗監視装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図15】図１４の動作に含まれる初期値設定処理の一例を示すフローチャートである。

【図16】図１４の動作に含まれる摩耗量検出処理の一例を示すフローチャートである。

【図17】本発明に係るモータ軸受摩耗監視装置の別の実施形態を示す機能ブロック図である。

【図18】図１７のモータ軸受摩耗監視装置の動作に含まれる初期値設定処理の一例を示すフローチャートである。

【図19】図１７のモータ軸受摩耗監視装置が備えるオフセット処理部による減算・増幅の一例を説明する模式図である。

【図20】図１７のモータ軸受摩耗監視装置の動作に含まれる摩耗量検出処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、キャンドモータポンプのモータ軸受摩耗監視装置に、ロータのスラスト方向の変位を検出する出力コイルのうち、フロント側の検出コイルの合成信号の信号電圧とリア側の検出コイルの合成信号の信号電圧との比（除算値）を算出する機能、および、除算値に基づいて軸受が摩耗していない状態におけるロータの位置を示す初期値を設定する機能、を具備させることにより、駆動条件に依らず初期値を容易に設定可能とさせるものである。各用語の詳細は、後述される。

【0014】

以下、図面を参照しながら、本発明に係るモータ軸受摩耗監視装置（以下「本装置」という。）、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法（以下「本方法」という。）、および設定プログラム（以下「本プログラム」という。）の実施の形態について説明する。各図において、同一の部材および要素については同一の符号が付され、重複する説明は省略する。

【0015】

●キャンドモータポンプ●
●キャンドモータポンプの構成
先ず、キャンドモータポンプの構成について説明する。

【0016】

図１は、キャンドモータポンプの側面図である。
同図は、説明の便宜上、キャンドモータポンプ１の上半部を断面図として示す。

【0017】

キャンドモータポンプ１は、取扱液の漏洩が無い構造を有し、特に、高温の液体、または危険性の高い液体（例えば、爆発性、引火性、または毒性を有する液体）の送液に用いられているポンプである。キャンドモータポンプ１は、ポンプ部２、モータ部３、アダプタ４、および本装置５を有してなる。

【0018】

キャンドモータポンプ１の構成のうち、ポンプ部２、モータ部３、およびアダプタ４の構成は、公知のキャンドモータポンプの構成と共通する。そのため、以下の説明において、ポンプ部２、モータ部３、およびアダプタ４の構成は、概略のみ説明され、詳細な説明は省略される。

【0019】

以下の説明において、「フロント方向」はモータ部３に対してポンプ部２が位置する方向（前方）であり、「リア方向」はポンプ部２に対してモータ部３が位置する方向（後方）である。

【0020】

ポンプ部２は、取扱液を吸引・吐出する。ポンプ部２は、筐体２０、インペラ２１、ポンプ室２２、吸引管部２３、および吐出管部２４を備える。筐体２０は、インペラ２１を収容するポンプ室２２、ポンプ室２２に吸引される取扱液の経路である吸引管部２３、および、ポンプ室２２から吐出される取扱液の経路である吐出管部２４を構成している。ポンプ室２２は、吸引管部２３および吐出管部２４に連通している。

【0021】

モータ部３は、所定の駆動条件（例えば、駆動電圧：２００Ｖ、駆動周波数：６０Ｈｚ）で駆動し、ポンプ部２のインペラ２１を回転させる。モータ部３は、筐体３０、回転軸３１、２つの軸受３２，３３、２つのスラストワッシャ３４，３５、ロータ３６、ステータ３７、キャン３８、およびターミナル端子３９を備える。モータ部３は、本発明におけるモータの一例である。

【0022】

図２は、モータ部３の縦断面を示す模式断面図である。
図３は、図２のモータ部３のＡ部を拡大した模式拡大断面図である。

【0023】

筐体３０は、ステータ３７およびキャン３８を液密に収容している。

【0024】

回転軸３１は、ロータ３６の回転により回転し、回転動力をインペラ２１に伝達する。回転軸３１の形状は、円柱状である。回転軸３１は、ロータ３６に挿通されて、固定されている。回転軸３１の前端部はポンプ室２２（図１参照）内に突出し、同前端部にはインペラ２１が取り付けられている。回転軸３１は、回転軸３１のフロント部およびリア部を保護する円筒状のスリーブ３１ａ，３１ｂを備える。

【0025】

以下の説明において、「スラスト方向」は回転軸３１の軸方向であり、「ラジアル方向」は回転軸３１の半径方向であり、「周方向」は回転軸３１の円周方向である。

【0026】

軸受３２は、ロータ３６のフロント方向に配置され、回転軸３１を回転自在に支持している。軸受３３は、ロータ３６のリア方向に配置され、回転軸３１を回転自在に支持している。軸受３２，３３は、例えば、転がり軸受である。スラストワッシャ３４は、回転軸３１のうち、軸受３２とロータ３６との間に取り付けられ、回転軸３１のフロント方向への移動を制限している。スラストワッシャ３５は、回転軸３１のうち、軸受３３とロータ３６との間に取り付けられ、回転軸３１のリア方向への移動を制限している。

【0027】

軸受３２，３３とスラストワッシャ３４，３５との間には、長さＬ１の間隔が形成されている。軸受３２，３３とスリーブ３１ａ，３１ｂとの間には、長さＬ２の間隔が形成されている。

【0028】

ロータ３６は、ステータ３７に生じる回転磁界により回転する。ロータ３６の形状は、円筒状である。ロータ３６は、周方向においてロータ３６の外周縁部に等間隔で埋設されている複数（本実施の形態では２８個）の棒状のロータバー３６ａを備える。軸受３２，３３が摩耗していない状態（未摩耗状態）では、ロータ３６は、ステータ３７に対して初期位置に配置されている。本実施の形態において、「初期位置」は、スラスト方向およびラジアル方向において、ステータ３７の中心とロータ３６の中心とが一致している位置である。

【0029】

ステータ３７は、ロータ３６を回転させる回転磁界を生成する。ステータ３７の形状は、略円筒状である。ステータ３７は、ステータコア３７ａ、および複数のモータ巻線３７ｂを備える。

【0030】

ステータコア３７ａは、モータ巻線３７ｂを保持する。ステータコア３７ａの形状は、円筒状である。ステータコア３７ａは、複数の歯部３７ｃ（図６参照。以下同じ。）を備える。

【0031】

歯部３７ｃは、モータ巻線３７ｂが挿通されるスロット３７ｄ（図６参照。以下同じ。）を形成する。周方向において、歯部３７ｃは、ステータコア３７ａの内周面に等間隔で配置されている。モータ巻線３７ｂは、スロット３７ｄに挿通され、ターミナル端子３９を介して、例えば、インバータなどの電源装置（不図示）に接続されている。

【0032】

キャン３８は、回転軸３１、軸受３２，３３、スラストワッシャ３４，３５、およびロータ３６を液密に収容している。キャン３８の形状は、円筒状である。吸引管部２３から導入された取扱液の一部は、キャン３８内に導入され、軸受３２，３３およびモータ部３の冷却に用いられ、吐出管部２４に排出される。

【0033】

図１に戻る。
アダプタ４は、ポンプ部２のリア側の端部とモータ部３のフロント側の端部とに接続され、ポンプ部２とモータ部３とを連結している。

【0034】

本装置５は、ステータ３７に対するロータ３６の機械的な位置変化に対応する磁束変化を検出することにより、回転軸３１を支持する軸受３２，３３の摩耗状態を監視する。本装置５の具体的な構成は、後述される。

【0035】

●モータ軸受摩耗監視装置（１）●
●モータ軸受摩耗監視装置（１）の構成
次に、本装置５の構成について説明する。以下の説明において、図１～図３は適宜参照される。

【0036】

図４は、本装置５の実施の形態を示す機能ブロック図である。

【0037】

本装置５は、８つの検出コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８、接続部５０、信号処理回路５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、Ａ／Ｄ変換器５２、制御部５３、記憶部５４、表示部５５、Ｄ／Ａ変換器５６、およびオフセット処理部５７を備える。Ａ／Ｄ変換器５２、制御部５３およびＤ／Ａ変換器５６は、例えば、マイクロコンピュータにより構成されている。

【0038】

図５は、検出コイルＣ１～Ｃ８の配置を示す模式斜視図である。
図６は、図５のＢ部を拡大した拡大斜視図である。

【0039】

検出コイルＣ１～Ｃ８は、ステータ３７に対するロータ３６の位置変化（変位）に対応する磁束変化を検出し、磁束変化を示す検出信号を生成・出力する。ロータ３６は、軸受３２，３３のラジアル方向の摩耗量に応じて回転軸３１と共にラジアル方向に変位し、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量に応じて回転軸３１と共にスラスト方向に変位する。すなわち、ロータ３６の変位量は、軸受３２，３３の摩耗量とみなすことができる。そのため、本装置５は、検出コイルＣ１～Ｃ８を用いてロータ３６の変位量を検出することにより、軸受３２，３３の摩耗量を検出できる。検出コイルＣ１～Ｃ８の形状は、扁平なボビン状である。検出コイルＣ１～Ｃ８は、ステータ３７のフロント側およびリア側の端部の歯部３７ｃに形成されている切欠き３７ｅに嵌め込まれている。

【0040】

周方向において、検出コイルＣ１～Ｃ４は、ステータ３７の歯部３７ｃのフロント側の端部に等間隔（９０°間隔）で取り付けられている。検出コイルＣ１は検出コイルＣ３に対して１８０°の位置に向かい合うように配置され、検出コイルＣ２は検出コイルＣ４に対して１８０°の位置に向かい合うように配置されている。一方、周方向において、検出コイルＣ５～Ｃ８は、ステータ３７の歯部３７ｃのリア側の端部に等間隔（９０°間隔）で取り付けられている。検出コイルＣ５は検出コイルＣ７に対して１８０°の位置に向かい合うように配置され、検出コイルＣ６は検出コイルＣ８に対して１８０°の位置に向かい合うように配置されている。

【0041】

図７は、検出信号の一例を示す模式図である。

【0042】

同図の横軸はロータ３６の回転角を示し、縦軸は検出コイルＣ１～Ｃ８の誘導起電力の信号電圧（信号レベル）を示している。検出コイルＣ１～Ｃ８の検出信号は、モータ部３の主磁束の変化に対応する波形（以下「基本波成分」という。）、および、ロータ３６のロータバー３６ａに流れる誘導電流により発生する磁束の変化に対応する波形（以下「高調波成分」という。）を含んでいる。基本波成分はモータ部３の駆動電圧により発生し、その周波数は駆動電圧の駆動周波数と同じである。高調波成分はロータバー３６ａに流れる誘導電流により発生し、その周波数はロータ３６の回転およびロータバー３６ａの数により定まる。すなわち、例えば、次の条件（駆動周波数：６０Ｈｚ、ロータバー３６ａの数：２８個）では、ロータ３６が１回転する間に検出コイルＣ１～Ｃ８それぞれはロータバー３６ａによる磁束の変化を２８回検出する。そのため、高調波成分の周波数は、６０Ｈｚ×２８＝１．６８ｋＨｚとなる。このように、基本波成分は駆動周波数に基づいて定まり、高調波成分はロータ３６の回転、駆動周波数、およびロータバー３６ａの数に基づいて定まる。

【0043】

検出コイルＣ１，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７は、軸受３２，３３とスリーブ３１ａ、３１ｂとの間の間隔（Ｌ２）が広がることによるロータ３６のラジアル方向の変位に対応する磁束変化を検出することにより、ロータ３６のラジアル方向の変位量（すなわち、軸受３２，３３のラジアル方向の摩耗量）を検出する。検出コイルＣ１，Ｃ３は一組のラジアル検出コイルを構成し、それぞれの検出信号が打ち消し合うように（差分が得られるように）接続されている。検出コイルＣ５，Ｃ７は他の一組のラジアル検出コイルを構成し、それぞれの検出信号が打ち消し合うように接続されている。

【0044】

軸受３２の摩耗によりロータ３６のフロント側が初期位置からラジアル方向に変位すると、高調波成分の信号レベルは、一組となる検出コイルＣ１，Ｃ３のうち、ロータ３６が近づく側（例えば、検出コイルＣ１）では増加し、ロータ３６が遠ざかる側（例えば、検出コイルＣ３）では減少する。そのため、検出コイルＣ１，Ｃ３それぞれの検出信号がその差分が得られるように合成されると、その合成信号（以下「合成信号（Ｃ１Ｃ３）」という。）では、変位量に応じて高調波成分の信号電圧（信号レベル）の差分が増加する。この差分により、ロータ３６のフロント側のラジアル方向の変位量が検出される。すなわち、同差分は軸受３２のラジアル方向の摩耗量を示しており、同差分の値は電圧値で表される。同様に、検出コイルＣ５，Ｃ７それぞれの検出信号の合成信号（以下「合成信号（Ｃ５Ｃ７）」という。）では、変位量に応じて高調波成分の信号電圧の差分が増加する。この差分により、ロータ３６のリア側のラジアル方向の変位量が検出される。すなわち、同差分は軸受３３のラジアル方向の摩耗量を示しており、同差分の値は電圧値で表される。したがって、例えば、ロータ３６のラジアル方向の変位が無いとき、各合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７）において、基本波成分および高調波成分は打ち消し合い、その信号電圧値はほぼ「０」となる。一方、ロータ３６のラジアル方向の変位が有るとき、各合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７）において、変位量に応じて高調波成分の差分値（信号電圧値）は増加する。また、検出コイルＣ１，Ｃ３は検出コイルＣ５，Ｃ７とは独立しているため、合成信号（Ｃ１Ｃ３）と合成信号（Ｃ５Ｃ７）それぞれの値を比較することにより、軸受３２，３３の偏摩耗（一方が他方よりも摩耗している状態）が検出可能である。

【0045】

検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８は、軸受３２，３３とスラストワッシャ３４，３５との間の間隔（Ｌ１）が広がることによるロータ３６のスラスト方向の変位に対応する磁束変化を検出することにより、ロータ３６のスラスト方向の変位量（すなわち、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量）を検出する。検出コイルＣ２，Ｃ４は一組のスラスト検出コイルを構成し、互いの検出信号が重畳されるように接続されている。そのため、検出コイルＣ２，Ｃ４それぞれからの検出信号が重畳するように合成された合成信号（Ｃ２Ｃ４）が生成される。検出コイルＣ６，Ｃ８は他の一組のスラスト検出コイルを構成し、互いの検出信号が重畳されるように接続されている。そのため、検出コイルＣ６，Ｃ８それぞれからの検出信号が重畳するように合成された合成信号（Ｃ６Ｃ８）が生成される。

【0046】

図８は、ステータ３７に対するロータ３６のスラスト方向の位置と、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）と、の関係を説明する模式図である。
同図の縦軸は信号電圧（信号レベル）を示し、横軸はスラスト方向におけるロータ３６の位置を示している。

【0047】

ロータ３６が初期位置からリア側に変位すると、ラジアル方向において、検出コイルＣ２，Ｃ４とロータ３６との重なり（後述されるオーバーラップ量）が小さくなるが、検出コイルＣ６，Ｃ８とロータ３６との重なりは変わらない。その結果、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の基本波成分の信号レベルは低下するが、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の基本波成分の信号電圧（信号レベル）は殆ど変化しない。同様に、ロータ３６が初期位置からフロント側に変位すると、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の基本波成分の信号電圧は低下するが、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の基本波成分の信号電圧は殆ど変化しない。そのため、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との合成となる差分により、ロータ３６のスラスト方向の変位量が検出できる。すなわち、同差分は、ロータ３６のスラスト方向の変位量、すなわち、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量を示しており、同差分の値は電圧値で表される。したがって、例えば、ロータ３６のスラスト方向の変位が無いとき、差分を示す信号において基本波成分および高調波成分が打ち消し合い、その電圧値はほぼ「０」となる。一方、ロータ３６のスラスト方向の変位が有るとき、差分を示す信号において基本波成分の差分値（電圧値）は変位量に応じて増加する。ここで、信号電圧の低下は、検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８がロータ３６の端部からの磁束密度分布の影響を受けるため、ロータ３６の変位に対して線形に変化せず、ロータ３６の位置に対してやや上に凸の曲線状に変化する。合成信号（Ｃ２Ｃ４）は本発明における第１合成信号の一例であり、合成信号（Ｃ６Ｃ８）は本発明における第２合成信号の一例である。

【0048】

図４に戻る。
接続部５０は、検出コイルＣ１～Ｃ８が接続されているインターフェイスである。

【0049】

信号処理回路５１ａ～５１ｄは、例えば、フィルタ回路、整流回路、および積分回路により構成されている。信号処理回路５１ａ～５１ｄは、合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７，Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）に所定の信号処理（フィルタ処理、整流、ＡＣ－ＤＣ変換）を実行して、合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７，Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を交流から直流に変換する。信号処理回路５１ａは検出コイルＣ１，Ｃ３に接続され、信号処理回路５１ｂは検出コイルＣ５，Ｃ７に接続され、信号処理回路５１ｃは検出コイルＣ２，Ｃ４に接続され、信号処理回路５１ｄは検出コイルＣ６，Ｃ８に接続されている。

【0050】

Ａ／Ｄ変換器５２は、信号処理回路５１ａ～５１ｄ、およびオフセット処理部５７に接続され、それぞれから入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、制御部５３に出力する。Ａ／Ｄ変換器５２は、例えば、１２ビットの分解能を有するアナログ－デジタルコンバータである。

【0051】

制御部５３は、本装置５全体の動作を制御する。制御部５３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５３ａなどのプロセッサ、ＣＰＵ５３ａの作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）５３ｂなどの揮発性メモリ、および、本プログラムや他の制御プログラムなどの各種情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５３ｃなどの不揮発性メモリ、により構成されている。制御部５３は、除算値算出部５３０、初期値設定部５３１、摩耗量検出部５３２、および表示制御部５３３を備える。

【0052】

制御部５３では、本プログラムが動作して、本プログラムが本装置５のハードウェア資源と協働して、後述する各方法を実現している。また、制御部５３を構成しているプロセッサ（ＣＰＵ５３ａ）に本プログラムを実行させることにより、本プログラムは同プロセッサを除算値算出部５３０、初期値設定部５３１、摩耗量検出部５３２、および表示制御部５３３として機能させて、同プロセッサに本方法を実行させることができる。

【0053】

除算値算出部５３０は、複数の検出コイルＣ１～Ｃ８のうち、一組となる検出コイルＣ２，Ｃ４の合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧を、他の一組となる検出コイルＣ６，Ｃ８の合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧により除算することにより、除算値、すなわち、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との比を算出する。除算値算出部５３０の具体的な動作および除算値については、後述される。

【0054】

「除算値」は、後述のとおり、駆動条件（駆動周波数、駆動電圧、駆動電流など）の影響を含まない、ロータ３６のスラスト方向の変位情報のみを示す情報となる。

【0055】

ここで、ロータ３６のスラスト方向の変位「ｆ（ｘ）」は、検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８内を通る磁束の時間変化分に比例し、例えば、次の式（１）のように表すことができる。

【0056】

ｆ（ｘ）∝ｄφ／ｄｔ∝磁気回路形状（磁束密度分布）×オーバーラップ量・・（１）

【0057】

式（１）において、「ｄφ／ｄｔ」は検出コイル内の磁束密度の変化量であり、その磁束「φ」はその磁束密度分布とオーバーラップ量に比例する。また、「磁気回路」は、ロータ３６およびステータ３７の形状、ステータ３７に対するロータ３６の位置などにより定まるモータ部３ごとに固有の磁気回路である。

【0058】

前述のとおり、ロータ３６がスラスト方向に変位すると、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の基本波成分は増減するが、高調波成分は増減しない。また、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）とは同相である。そのため、２つの合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）間において除算値（比）が算出されると、高調波成分は消え、同除算値は、ロータ３６のスラスト方向の変位を示す基本波成分の信号電圧の比率を示すことになる。ここで、基本波成分の信号電圧の比率は、例えば、次の式（２）のように表すことができる。

【0059】

ｆ１（ｉω、ｘ）／ｆ２（ｉω、ｘ）≒ｉω×ｆ１（ｘ）／ｉω×ｆ２（ｘ）
＝ｆ１（ｘ）／ｆ２（ｘ）・・・・（２）

【0060】

式（２）において、「ｆ１（ｘ）」はフロント側の変位であり、「ｆ２（ｘ）」はリア側の変位であり、「ｉ」は検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８に流れる電流であり、「ω」は角速度である。また、磁気回路の磁気特性が線形に変化する範囲内では、「ｉω」の項は検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８内を通る磁束の時間変化分に比例し、次式（３）に表される関係が成立する。

【0061】

ｉω∝ｄφ／ｄｔ・・・・（３）

【0062】

式（３）に示されるとおり、「ｉω」の項は磁束の時間変化分に比例し、磁束は駆動条件により変動する。したがって、「ｉω」の項は、駆動条件により変動する。そして、式（２）に示されるとおり、２つの合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）間の除算値が算出されることにより、駆動条件により変動する「ｉω」の項が消え、除算値には変位を示す情報のみが残り、同情報が抽出される。

【0063】

図９は、ロータ３６のスラスト方向の位置と、除算値と、の対応関係を示す模式図である。同図は、説明の便宜上、３つの駆動条件（駆動周波数：４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）における各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の電圧値（差分値）も示している。同図の縦軸は除算値および電圧値を示し、横軸はスラスト方向におけるロータ３６の位置を示している。

【0064】

図９に示されるとおり、除算値はロータ３６の位置に応じて変動し、その変動パターンは磁器回路に起因する概ね線形の特性を示す。そして、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧値と合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧値とが一致する点（以下「磁気中心」という。）において、除算値は「１」となる。また、３つの駆動条件それぞれにおいて、除算値の変動パターンは同じになる。すなわち、除算値は、駆動条件に依らず、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の位置を示す指標として機能し得る。したがって、本装置５は、いずれかの駆動条件において除算値を求めることにより、磁気中心に対するロータ３６の現在位置を推定することができる。換言すれば、本装置５は、除算値に基づいて、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の現在位置、および、ロータ３６の位置に対する磁気中心の現在位置を推定することができる。

【0065】

なお、本発明において、除算値算出部５３０は、検出コイルＣ６，Ｃ８の合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧を、検出コイルＣ２，Ｃ４の合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧により除算することにより、除算値を算出していてもよい。この場合、後述する第１対応関係情報により得られる変動パターンは、磁気中心を中心として、図９に示される変動パターンに対してフロント側とリア側とが反転した形状となる。

【0066】

初期値設定部５３１は、初期位置における除算値に基づいて、初期値を設定する。初期値設定部５３１の具体的な動作は、後述される。

【0067】

「初期値」は、未摩耗状態におけるロータ３６のスラスト方向の位置（初期位置）を、軸受３２，３３の摩耗量「０」の位置として表示部５５に表示させるために、本装置５に設定されるパラメータである。初期値は、未摩耗状態における合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値で表され、未摩耗状態におけるロータ３６のスラスト方向の位置を示している。

【0068】

摩耗量検出部５３２は、一組となる検出コイルＣ１，Ｃ３および他の一組となるＣ５，Ｃ７それぞれから出力された検出信号同士の差分（各合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７））に基づいて、ロータ３６のフロント側およびリア側のラジアル方向の変位量を検出することにより、軸受３２，３３のラジアル方向の摩耗量を検出する。また、摩耗量検出部５３２は、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値に基づいて、ロータ３６のスラスト方向の変位量を検出することにより、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量を検出する。摩耗量検出部５３２の具体的な動作は、後述される。

【0069】

表示制御部５３３は、後述される表示情報、および摩耗量検出部５３２により検出された摩耗量に基づいて、表示部５５の摩耗量の表示を制御する。

【0070】

記憶部５４は、本装置５の動作に必要な情報（例えば、第１対応関係情報、基準調整データなど）を記憶する。記憶部５４は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。

【0071】

「第１対応関係情報」は、除算値と、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の位置と、の対応関係、すなわち、前述の変動パターンを示す情報である。第１対応関係情報は、スラスト方向の変位を検出する検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８が検出する磁束密度の変化を示し、キャンドモータポンプ１の機種ごと（ロータ３６およびステータ３７の形状、大きさなどの磁気回路形状ごと）に定まる機種固有の情報である。本実施の形態では、第１対応関係情報は、テーブルとして記憶部５４に記憶されている。

【0072】

図１０は、記憶部５４に記憶されている情報（第１対応関係情報）の一例を示す模式図である。同図は、除算値が「１」のときロータ３６は磁気中心を示す「０」に位置していることを示している。また、同図は、ロータ３６の位置が除算値ごとに定められていることを示している。

【0073】

なお、本発明において、記憶部５４は、テーブルに代えて関数を第１対応関係情報として記憶していてもよい。

【0074】

図４に戻る。
「基準調整データ」は、検出コイルＣ１～Ｃ８の検出信号に基づいて、本装置５がロータ３６の変位量（軸受３２，３３の摩耗量）を正確に検出するための基準となるパラメータ群により構成される情報である。基準調整データは、例えば、第２対応関係情報、オフセット情報、第３対応関係情報、および表示情報などを含む。基準調整データは、例えば、所定の基準駆動条件おいて、キャンドモータポンプ１の出荷前に予め測定または設定され、記憶部５４に記憶されている。「基準駆動条件」は、例えば、キャンドモータポンプ１の設置環境に応じた駆動条件（例えば、駆動周波数：６０Ｈｚ、駆動電圧：２００Ｖ）である。

【0075】

「第２対応関係情報」は、基準駆動条件において、ステータ３７に対するロータ３６のスラスト方向の位置（変位量）と、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値（電圧値）と、の対応関係を示す情報である。「第２対応関係情報におけるロータ３６のスラスト方向の位置」は、初期位位置（後述される機械中心）、ロータ３６を初期位置からフロント側に最大距離変位させた位置（以下「フロント位置」という。）、および、ロータ３６を初期位置からリア側に最大距離変位させた位置（以下「リア位置」という。）である。「最大距離」は、例えば、初期位置と、軸受３２，３３が最大変位量摩耗したときのロータ３６の位置と、の間の距離である。前述のとおり、ステータ３７に対するロータ３６のスラスト方向の変位量は、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量を意味する。すなわち、第２対応関係情報は、基準駆動条件における軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量と差分値（電圧値）との対応関係を示している。以下の説明において、初期位置の差分値はスラストセンター値、フロント位置の差分値はフロント値、リア位置の差分値はリア値、と記載される。

【0076】

「オフセット情報」は、第１オフセット処理において、合成信号（Ｃ２Ｃ４）に加算または減算されるオフセット電圧を示す情報（例えば、電圧値）である。オフセット情報には、初期値が設定されている。すなわち、オフセット情報は、本発明における初期値の一例である。

【0077】

「第１オフセット処理」は、基準駆動条件において、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値がロータ３６のスラスト方向の変位量（軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量）を正しく示すように、合成信号（Ｃ２Ｃ４）にオフセット電圧を加算または減算する処理を意味する。

【0078】

「第３対応関係情報」は、基準駆動条件において、ステータ３７に対するロータ３６のラジアル方向の位置（変位量）と、各合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７）の電圧値（差分値）と、の対応関係を示す情報である。「第３対応関係情報におけるロータ３６のラジアル方向の位置」は、初期位置、および、軸受３２，３３がラジアル方向に最大変位量摩耗したときのロータ３６の位置（以下「ラジアル位置」という。）である。前述のとおり、ステータ３７に対するロータ３６のラジアル方向の変位量は、軸受３２，３３のラジアル方向の摩耗量を意味する。すなわち、第３対応関係情報は、基準駆動条件における軸受３２，３３のラジアル方向の摩耗量と差分値（電圧値）との対応関係を示している。以下の説明において、初期位置の差分値はラジアルセンター値、ラジアル位置の差分値はラジアル値、と記載される。

【0079】

「表示情報」は、ステータ３７に対するロータ３６の変位量（軸受３２，３３の摩耗量）と、表示部５５の各ＬＥＤ（Light Emitting Diode）の表示態様と、の関係を示す情報である。表示情報において、変位量（摩耗量）は、最大変位量（最大摩耗量）に対する割合で表される。

【0080】

なお、本発明において、記憶部５４は、除算値と、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の位置と、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値（電圧値）と、の対応関係を１つの情報として記憶していてもよい。

【0081】

図１１は、記憶部５４に記憶されている情報（基準調整データ）の一例を示す模式図である。
同図は、基準調整データの一部を例示している。同図は、基準調整データとして、例えば、第２対応関係情報、オフセット情報、第３対応関係情報、および表示情報が関連付けられて記憶部５４に記憶されていることを示している。

【0082】

同図は、例えば、オフセット情報の電圧値（初期値）が「Ｘ１」であり、フロント値が「Ｆ１」であり、スラストセンター値が「ＳＣ１」であり、リア値が「Ｒ１」であり、ラジアルセンター値が「ＲＣ１」であり、ラジアル値が「ＲＲ１」である、ことを示している。

【0083】

図１２は、表示部５５の外観を示す模式図である。

【0084】

表示部５５は、軸受３２，３３の摩耗量および回転方向を表示する。表示部５５は、例えば、ラジアル方向およびスラスト方向の摩耗量、および回転方向を表示する複数のＬＥＤで構成されている。表示部５５は、ラジアル方向およびスラスト方向の摩耗量を、「緑１」「緑２」「緑３」「黄」「赤」の５段階で表示し、回転方向を点灯（正転）および消灯（逆転）で表示している。

【0085】

図１３は、表示部５５のスラスト方向における表示態様を説明する模式図である。
同図の縦軸は差分値（電圧値）を示し、横軸はロータ３６のスラスト方向の変位量（軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量）を示している。同図の直線は、スラストセンター値とフロント値、および、スラストセンター値とリア値を結んだ線であり、第２対応関係情報を示している。合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の差分値と摩耗量とは比例するため、図１３に示されるとおり、差分値に基づいて、摩耗量は一意に特定でき、表示部５５の表示態様も特定できる。軸受３２，３３の最大変位量（最大摩耗量）を「１００％」としたとき、表示部５５は、例えば、摩耗量が「Ｙ１％未満」で１番目の「緑１」を点灯させ、摩耗量が「Ｙ１％以上Ｙ２％未満」で２番目の「緑２」を点灯させ、摩耗量が「Ｙ２％以上Ｙ３％未満」で３番目の「緑３」を点灯させ、摩耗量が「Ｙ３％以上Ｙ４％未満」で「黄」を点灯させ、摩耗量が「Ｙ４％以上」で「赤」を点灯させる。

【0086】

図４に戻る。
Ｄ／Ａ変換器５６は、制御部５３から入力されるオフセット情報（初期値）をデジタル信号からアナログ信号に変換する。

【0087】

オフセット処理部５７は、基準調整データに含まれるオフセット情報（初期値）に基づいて、第１オフセット処理を実行する。オフセット処理部５７は、例えば、オフセット電圧生成回路、演算回路、および差分絶対値変換回路により構成されている。オフセット処理部５７は、オフセット電圧生成回路においてオフセット情報に基づいてオフセット電圧を生成し、演算回路において合成信号（Ｃ２Ｃ４）にオフセット電圧を加算または減算することにより同合成信号（Ｃ２Ｃ４）に第１オフセット処理を実行する。また、オフセット処理部５７は、演算回路において第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）と、合成信号（Ｃ６Ｃ８）と、の差分値を算出（生成）し、差分絶対値変換回路において差分値を絶対値に変換する。絶対値は、制御部５３に入力される。

【0088】

●キャンドモータポンプ（モータ軸受摩耗監視装置（１））の動作
次に、キャンドモータポンプ１の動作について、本装置５の動作を中心に以下に説明する。以下の説明において、図１～図１３は、適宜参照される。

【0089】

図１４は、本装置５の動作の一例を示すフローチャートである。

【0090】

本装置５は、所定のタイミングで初期値設定処理（Ｓ１）を実行し、キャンドモータポンプ１の動作中には定期的（例えば、１ｓｅｃごと）に摩耗量検出処理（Ｓ２）を実行する。「所定のタイミング」は、例えば、キャンドモータポンプ１の出荷前のテスト運転時、設置場所での初動時、または、メンテナンス時などの初期値を設定すべきタイミングである。

【0091】

●初期値設定処理
図１５は、初期値設定処理（Ｓ１）の一例を示すフローチャートである。

【0092】

「初期値設定処理（Ｓ１）」は、所定のタイミングで、本装置５が除算値を取得し、除算値に基づいて初期値を取得・設定する処理である。本実施の形態において、初期値設定処理（Ｓ１）は、本方法の一例である。

【0093】

初期値設定処理（Ｓ１）の前段階として、キャンドモータポンプ１には所定の駆動条件の電源が投入され、ロータ３６は回転している。このとき、軸受３２，３３は未摩耗状態であり、ロータ３６は初期位置に位置している。スラスト方向の変位を検出する検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８からの検出信号（各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８））は信号処理回路５１ａ～５１ｄにおいて交流から直流に変換され、Ａ／Ｄ変換器５２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部５３（除算値算出部５３０）に入力される。

【0094】

なお、初期値設定処理（Ｓ１）において、キャンドモータポンプ１により送液される液体は、実際の取扱液に限定されず、水でもよい。また、キャンドモータポンプ１は送液せず、モータ部３が空転していてもよい。さらに、駆動条件は、キャンドモータポンプ１が正常運転可能な条件であればよく、定格条件に限定されない。

【0095】

先ず、除算値算出部５３０は、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧を、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧で除算することにより、除算値を算出する（Ｓ１１：除算値算出ステップ）。

【0096】

次いで、初期値設定部５３１は、算出された除算値を用いて、記憶部５４に記憶されている第１対応関係情報を参照して、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の現在位置を取得（推定）する（Ｓ１２）。

【0097】

次いで、初期値設定部５３１は、取得された現在位置を用いて、記憶部５４に記憶されている第２対応関係情報を参照して、ロータ３６の現在位置に対応する電圧値を取得する（Ｓ１３）。

【0098】

次いで、初期値設定部５３１は、取得された電圧値により、記憶部５４のオフセット情報を書き換える（Ｓ１４：初期値設定ステップ）。その結果、オフセット情報（初期値）は、取得された電圧値に設定される。

【0099】

このように、本装置５は、２つの合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）間の除算値に基づいて、初期値を設定する。その結果、本装置５は、初期位置において合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値の絶対値（電圧値）が「０」となるように、初期値を用いて合成信号（Ｃ２Ｃ４）の電圧値をオフセットすることにより、基準駆動条件に対応する摩耗量を正確に検出できる。

【0100】

●摩耗量検出処理
図１６は、摩耗量検出処理（Ｓ２）の一例を示すフローチャートである。

【0101】

「摩耗量検出処理（Ｓ２）」は、合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７，Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）に基づいて、軸受３２，３３の摩耗量を検出する処理である。

【0102】

検出コイルＣ１～Ｃ８は、ロータ３６の回転中、常に検出信号を出力している。ラジアル方向の変位を検出する検出コイルＣ１，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７からの合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７）は信号処理回路５１ａ，５１ｂにおいて交流から直流に変換される。次いで、合成信号（Ｃ１Ｃ３，Ｃ５Ｃ７）は、Ａ／Ｄ変換器５２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部５３（摩耗量検出部５３２）に入力される。

【0103】

スラスト方向の変位を検出する検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８からの検出信号（合成信号（Ｃ２Ｃ４））は信号処理回路５１ｃ，５１ｄにおいて交流から直流に変換される。次いで、合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）は、オフセット処理部５７に入力される。オフセット処理部５７において、合成信号（Ｃ２Ｃ４）には第１オフセット処理が実行される。また、第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）と、合成信号（Ｃ６Ｃ８）と、の差分値の絶対値が算出される。第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）、合成信号（Ｃ６Ｃ８）、および絶対値は、Ａ／Ｄ変換器５２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部５３（摩耗量検出部５３２）に入力される。

【0104】

摩耗量検出処理（Ｓ２）において、摩耗量検出部５３２は、ラジアル方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２１）、および、スラスト方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２２）を個別に実行している。

【0105】

ラジアル方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２１）では、摩耗量検出部５３２は、合成信号（Ｃ１Ｃ３）の電圧値を用いて、記憶部５４に記憶されている第３対応関係情報を参照して、軸受３２の摩耗量を検出する。同様に、摩耗量検出部５３２は、合成信号（Ｃ５Ｃ７）の電圧値を用いて、記憶部５４に記憶されている第３対応関係情報を参照して、軸受３３の摩耗量を検出する。次いで、摩耗量検出部５３２は、両摩耗量を比較して、摩耗量の大きい方をラジアル方向の摩耗量として選択する。検出された摩耗量は、ログ情報として、例えば、記憶部５４に記憶される。

【0106】

スラスト方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２２）では、摩耗量検出部５３２は、差分値の絶対値を用いて、記憶部５４に記憶されている第２対応関係情報を参照して、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量を検出する。このとき、摩耗量検出部５３２は、第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）、および合成信号（Ｃ６Ｃ８）の電圧値の大小関係に基づいて、摩耗の方向がフロント側かリア側かを特定する。検出された摩耗量は、ログ情報として、例えば、記憶部５４に記憶される。

【0107】

次いで、表示制御部５３３は、検出された摩耗量に基づいて、表示部５５の表示態様を決定し、決定された表示態様で表示部５５に表示させる（Ｓ２３）。

【0108】

このように、スラスト方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２２）では、初期値に基づくオフセット電圧による第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）が用いられている。そのため、前述のとおり、摩耗量検出部５３２は、基準駆動周波数に対応するスラスト方向の摩耗量を検出できる。

【0109】

●まとめ（１）
以上説明した実施の形態によれば、本装置５は、複数の検出コイルＣ１～Ｃ８、除算値算出部５３０、および初期値設定部５３１を備える。検出コイルＣ１～Ｃ８は、ロータ３６のスラスト方向の変位を検出する検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８を含む。除算値算出部５３０は、一組となる検出コイルＣ２，Ｃ４それぞれの合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧を、他の一組となる検出コイルＣ６，Ｃ８それぞれの合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧により除算することにより除算値を算出する。初期値設定部５３１は、未摩耗状態におけるロータ３６のスラスト方向の位置を初期位置としたとき、初期位置における除算値に基づいて初期値を設定する。この構成によれば、本装置５は、駆動条件の影響を受けず変位のみを示す情報として機能する除算値に基づいて、初期位置に対応する初期値を設定する。そのため、本装置５は、駆動条件に依らず、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の現在位置、および、ロータ３６の位置に対する磁気中心の現在位置を推定し、初期値を設定できる。その結果、本装置５では、初期値を設定するための試験運転の駆動条件は自由（例えば、空転でもよい。）に設定可能となり、同試験運転に必要な工数および時間は低減され、初期値の設定が容易になる。

【0110】

また、以上説明した実施の形態によれば、本装置５は、第１対応関係情報を記憶する記憶部５４を備える。初期値設定部５３１は、除算値と第１対応関係情報とに基づいて、初期値を設定する。この構成によれば、本装置５は、駆動条件に依らず、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の現在位置、および、ロータ３６の位置に対する磁気中心の現在位置を正確に推定できる。

【0111】

さらに、以上説明した実施の形態によれば、記憶部５４は、第２対応関係情報を記憶している。初期値設定部５３１は、除算値、第１対応関係情報、および第２対応関係情報に基づいて、初期値を設定する。この構成によれば、本装置５は、ロータ３６のスラスト方向における現在位置を推定し、現在位置に応じた初期値を設定できる。その結果、本装置５は、初期位置において合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値の絶対値（電圧値）が「０」となるように、初期値を用いて合成信号（Ｃ２Ｃ４）の電圧値をオフセットすることにより、基準駆動条件に対応する摩耗量を正確に検出できる。

【0112】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、本装置５は、合成信号（Ｃ２Ｃ４）と合成信号（Ｃ６Ｃ８）との差分値および第２対応関係情報に基づいて、軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量を検出する摩耗量検出部５３２を備える。この構成によれば、本装置５は、第２対応関係情報に対応する基準駆動条件において、正確な摩耗量を検出できる。

【0113】

なお、本発明において、除算値の説明に用いられている式（１）～（３）は一例であり、除算値は異なる態様で表されている式で説明されていてもよい。

【0114】

●モータ軸受摩耗監視装置（２）●
次に、本発明に係るモータ軸受摩耗監視装置の別の実施の形態（以下「第２実施形態」という。）について、先に説明した実施の形態（以下「第１実施形態」という。）とは異なる部分を中心に説明する。第２実施形態では、除算値の算出に用いられる合成信号に対する信号処理が、第１実施形態と異なる。以下の説明において、第１実施形態と共通する要素については、同一の符号が付され、その説明は省略される。

【0115】

●モータ軸受摩耗監視装置（２）の構成
図１７は、本装置の別の実施形態（第２実施形態）を示す機能ブロック図である。

【0116】

本装置５Ａは、８つの検出コイルＣ１～Ｃ８、接続部５０、信号処理回路５１ａ～５１ｄ、Ａ／Ｄ変換器５２、制御部５３Ａ、記憶部５４、表示部５５、Ｄ／Ａ変換器５６、およびオフセット処理部５８を備える。Ａ／Ｄ変換器５２、制御部５３ＡおよびＤ／Ａ変換器５６は、例えば、マイクロコンピュータにより構成されている。

【0117】

制御部５３Ａは、本装置５Ａ全体の動作を制御する。制御部５３Ａは、例えば、ＣＰＵ５３ａなどのプロセッサ、ＣＰＵ５３ａの作業領域として機能するＲＡＭ５３ｂなどの揮発性メモリ、および、本プログラムや他の制御プログラムなどの各種情報を記憶するＲＯＭ５３ｃなどの不揮発性メモリ、により構成されている。制御部５３Ａは、除算値算出部５３０、初期値設定部５３１、摩耗量検出部５３２、表示制御部５３３、およびオフセット値決定部５３４を備える。

【0118】

制御部５３Ａでは、本プログラムが動作して、本プログラムが本装置５Ａのハードウェア資源と協働して、後述する各方法を実現している。また、制御部５３Ａを構成しているプロセッサ（ＣＰＵ５３ａ）に本プログラムを実行させることにより、本プログラムは同プロセッサを除算値算出部５３０、初期値設定部５３１、摩耗量検出部５３２、表示制御部５３３、およびオフセット値決定部５３４として機能させて、同プロセッサに本方法を実行させることができる。

【0119】

オフセット値決定部５３４は、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧と、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧と、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲と、に基づいて、オフセット値を決定する。オフセット値決定部５３４の具体的な動作は、後述される。

【0120】

「オフセット値」は、除算値の算出に用いられる各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）のデジタル変換において、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲のフルスケールに近い範囲が用いられるように、オフセット処理部５８において各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）から減算される電圧値である。

【0121】

オフセット処理部５８は、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）にオフセット値を減算する第２オフセット処理を実行し、第２オフセット処理後の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を増幅して、出力する。オフセット処理部５８は、差動入力増幅器５８１，５８２、および増幅回路５８３，５８４を備える。オフセット処理部５８は、本発明における作動増幅部の一例である。

【0122】

差動入力増幅器５８１は、信号処理回路５１ｃおよびＤ／Ａ変換器５６に接続され、合成信号（Ｃ２Ｃ４）からオフセット値を減算し、減算後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）を所定の倍率に増幅して出力する。差動入力増幅器５８２は、信号処理回路５１ｄおよびＤ／Ａ変換器５６に接続され、合成信号（Ｃ６Ｃ８）からオフセット値を減算し、減算後の合成信号（Ｃ６Ｃ８）を所定の倍率に増幅して出力する。増幅回路５８３は、差動入力増幅器５８１に接続され、差動入力増幅器５８１の処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）を所定の倍率に増幅してＡ／Ｄ変換器５２に出力する。増幅回路５８４は、差動入力増幅器５８２に接続され、差動入力増幅器５８２の処理後の合成信号（Ｃ６Ｃ８）を所定の倍率に増幅してＡ／Ｄ変換器５２に出力する。本実施の形態において、差動入力増幅器５８１，５８２および増幅回路５８３，５８４の増幅率は、数段階（例えば、１倍、２倍、４倍の３段階）に切替可能である。この場合、オフセット処理部５８の増幅率は、例えば、１倍、２倍、４倍、８倍、１６倍に切替可能である。オフセット処理部５８の増幅率は、例えば、制御部５３Ａ（オフセット値決定部５３４）により制御される。

【0123】

●キャンドモータポンプ（モータ軸受摩耗監視装置（２））の動作
次に、キャンドモータポンプ１の動作について、本装置５Ａの動作を中心に以下に説明する。以下の説明において、図１～図３，図４～図１３，および図１６は、適宜参照される。

【0124】

本装置５Ａは、所定のタイミングで、第１実施形態の初期値設定処理（Ｓ１）に代えて、初期値設定処理（Ｓ３）を実行する。また、本装置５Ａは、キャンドモータポンプ１の動作中には定期的（例えば、１ｓｅｃごと）に、第１実施形態の摩耗量検出処理（Ｓ２）に代えて、摩耗量検出処理（Ｓ４）を実行する。

【0125】

●初期値設定処理
図１８は、初期値設定処理（Ｓ３）のフローチャートである。

【0126】

「初期値設定処理（Ｓ３）」は、所定のタイミングで、本装置５Ａがオフセット値を決定し、除算値を取得し、除算値に基づいて初期値を取得・設定する処理である。本実施の形態において、初期値設定処理（Ｓ３）は、本方法の一例である。

【0127】

初期値設定処理（Ｓ３）の前段階として、キャンドモータポンプ１には所定の駆動条件の電源が投入され、ロータ３６は回転している。このとき、軸受３２，３３は未摩耗状態であり、ロータ３６は初期位置に位置している。また、オフセット処理部５８の増幅率は、例えば、１倍に設定されている。スラスト方向の変位を検出する検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８からの検出信号（各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８））は信号処理回路５１ｃ，５１ｄにおいて交流から直流に変換され、Ａ／Ｄ変換器５２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部５３Ａ（オフセット値決定部５３４）に入力される。

【0128】

なお、初期値設定処理（Ｓ３）において、キャンドモータポンプ１により送液される液体は、実際の取扱液に限定されず、水でもよい。また、キャンドモータポンプ１は送液せず、モータ部３が空転していてもよい。さらに、駆動条件は、キャンドモータポンプ１が正常運転可能な条件であればよく、定格条件に限定されない。

【0129】

先ず、オフセット値決定部５３４は、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲、およびオフセット処理部５８の増幅率に基づいて、オフセット値を決定する（Ｓ３１）。オフセット値決定部５３４は、例えば、オフセット処理部５８の増幅率を最大（本実施の形態では４倍×４倍＝１６倍）に固定し、オフセット値を段階的に増加させることにより、Ａ／Ｄ変換器５２が確実に飽和しないオフセット値を最適なオフセット値として決定する。具体的には、オフセット値決定部５３４は、例えば、次式（４）を用いて、オフセット値「Ｖｙ」を決定する。

【0130】

（Ｖｘ－Ｖｙ）×Ａ＜Ｖｚ・・・・（４）

【0131】

式（４）において、「Ｖｘ」は合成信号（Ｃ２Ｃ４、Ｃ６Ｃ８）の信号電圧の値（電圧値）であり、「Ａ」はオフセット処理部５８の増幅率であり、「Ｖｚ」はＡ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲である。ここで、入力電圧範囲は、予め、記憶部５４に記憶されている。例えば、「Ｖｘ」が「１．０Ｖ」、「Ｖｚ」が「５．０Ｖ」、「Ａ」が「１６倍」のとき、Ｖｙ＞０．６９となる。この場合、オフセット値決定部５３４は、例えば、「１６倍」を増幅率として決定すると共に、「０．７Ｖ」をオフセット値として決定する。決定されたオフセット値は、記憶部５４に記憶されると共に、Ｄ／Ａ変換器５６においてデジタル信号からアナログ信号に変換され、オフセット処理部５８の差動入力増幅器５８１，５８２に入力される。また、決定されたオフセット処理部５８の増幅率は、記憶部５４に記憶されると共に、オフセット処理部５８に設定される。

【0132】

なお、本発明において、オフセット値決定部５３４は、オフセット値の増加に加えて、オフセット処理部５８の増幅率を切り替えて、最適なオフセット値を決定していてもよい。

【0133】

次いで、オフセット処理部５８は、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）からオフセット値を減算し（第２オフセット処理）、減算後の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を所定の倍率（例えば、１６倍）で増幅することにより、増幅された第２オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を生成する（Ｓ３２）。生成された各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）は、Ａ／Ｄ変換器５２においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部５３Ａ（除算値算出部５３０）に入力される。

【0134】

次いで、除算値算出部５３０は、記憶部５４に記憶されている増幅率およびオフセット値を参照して、オフセット処理部５８による処理前の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の信号電圧を取得する（Ｓ３３）。具体的には、除算値算出部５３０は、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の信号電圧を増幅率で除算し、除算後の信号電圧にオフセット値を加算する。

【0135】

次いで、除算値算出部５３０は、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧を、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧で除算することにより、除算値を算出する（Ｓ３４：除算値算出ステップ）。

【0136】

次いで、初期値設定部５３１は、算出された除算値を用いて、記憶部５４に記憶されている第１対応関係情報を参照して、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の現在位置を取得（推定）する（Ｓ３５）。

【0137】

次いで、初期値設定部５３１は、取得された現在位置を用いて、記憶部５４に記憶されている第２対応関係情報を参照して、ロータ３６の現在位置に対応する電圧値を取得する（Ｓ３６）。

【0138】

次いで、初期値設定部５３１は、取得された電圧値により、記憶部５４のオフセット情報を書き換える（Ｓ３７：初期値設定ステップ）。その結果、オフセット情報（初期値）は、取得された電圧値に設定される。

【0139】

このように、本装置５は、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を単にＡ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲に応じて増幅するのではなく、同入力電圧範囲に合わせてオフセット値を減算後に増幅している。そのため、本装置５Ａは、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を単に増幅する場合よりも大きな増幅倍率で各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を増幅できる。その結果、本装置５Ａでは、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲が見かけ上大きくなり、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲のフルスケールに近い範囲が合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の変換に使用可能となる。したがって、Ａ／Ｄ変換器５２における量子化誤差が減少し、除算値の算出精度が向上する。

【0140】

図１９は、オフセット処理部５８による減算・増幅の一例を説明する模式図である。
同図の縦軸は各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の電圧値を示し、横軸はロータ３６のスラスト方向の変位量（軸受３２，３３のスラスト方向の摩耗量）を示している。

【0141】

図１９に示されるとおり、信号処理回路５１ｃ，５１ｄから出力される各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の電圧値の変動幅は、約０．２Ｖ程度である。この場合、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲のごく一部のみが各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の変換に用いられる。そして、Ａ／Ｄ変換器５２の分解能（１２ビット）のうち、変換に用いられる範囲は数％程度である。また、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲に合わせて各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を単に増幅する場合、例えば、増幅率は数倍に限られ、増幅後の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の電圧値の変動幅は約０．８Ｖ程度までしか増加しない。この場合、Ａ／Ｄ変換器５２の分解能のうち、変換に用いられる範囲は約２０％程度である。一方、オフセット値による減算後であれば、例えば、増幅率は十数倍まで大きくすることができ、増幅後の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の電圧値の変動幅は約３．２Ｖ程度まで増加する。その結果、Ａ／Ｄ変換器５２の分解能のうち、変換に用いられる範囲は約６５％まで大きくすることができる。

【0142】

●摩耗量算出処理
図２０は、摩耗量検出処理（Ｓ４）のフローチャートである。

【0143】

摩耗量検出処理（Ｓ４）において、摩耗量検出部５３２は、ラジアル方向の摩耗量の検出処理（Ｓ４１）、および、スラスト方向の摩耗量の検出処理（Ｓ４２）を個別に実行している。ここで、ラジアル方向の摩耗量の検出処理（Ｓ４１）は第１実施形態におけるラジアル方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２１）と同じであるため、その詳細は省略される。

【0144】

本装置５Ａは、第１実施形態の本装置５とは異なり、信号処理回路５１ｃ，５１ｄからの各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）は、常にオフセット処理部５８を介して制御部５３Ａ（摩耗量検出部５３２）に入力される。そのため、本装置５Ａは、スラスト方向の摩耗量の検出処理（Ｓ４２）における前処理として、オフセット処理部５８による処理前の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の信号電圧の取得処理（Ｓ４２１）、合成信号（Ｃ２Ｃ４）への第１オフセット処理（Ｓ４２２）、および、第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）と、合成信号（Ｃ６Ｃ８）と、の差分値の絶対値の算出処理（Ｓ４２３）を実行する。

【0145】

処理（Ｓ４２１）では、摩耗量検出部５３２は、処理（Ｓ３３）と同様に、記憶部５４に記憶されている増幅率およびオフセット値を参照して、オフセット処理部５８による処理前の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の信号電圧を取得する。

【0146】

処理（Ｓ４２２）では、摩耗量検出部５３２は、記憶部５４に記憶されているオフセット情報を参照して、処理（Ｓ４２１）で取得された合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧に第１オフセット処理を実行する。

【0147】

処理（Ｓ４２３）では、摩耗量検出部５３２は、第１オフセット処理後の合成信号（Ｃ２Ｃ４）と、合成信号（Ｃ６Ｃ８）と、の差分値の絶対値を算出する。

【0148】

摩耗量検出部５３２は、前処理（Ｓ４２１～Ｓ４２３）の後に、第１実施形態におけるスラスト方向の摩耗量の検出処理（Ｓ２２）と同様に、スラスト方向の摩耗量を検出する（Ｓ４２４）。

【0149】

なお、摩耗量検出処理（Ｓ４）において、制御部５３Ａ（オフセット値決定部５３４）は、予め（例えば、初期値設定処理（Ｓ３）の終了時に）、オフセット処理部５８の増幅率を「１倍」に設定し、オフセット値を「０」に決定していてもよい。この場合、摩耗量検出部５３２は、処理（Ｓ４２１）を実行しない。

【0150】

次いで、表示制御部５３３は、検出された摩耗量に基づいて、表示部５５の表示態様を決定し、決定された表示態様で表示部５５に表示させる（Ｓ４３）。

【0151】

●まとめ（２）
以上説明した実施の形態によれば、本装置５Ａでは、第１実施形態における本装置５と同様に、初期値を設定するための試験運転の駆動条件は自由（例えば、空転でもよい。）に設定可能となり、同試験運転に必要な工数および時間は低減され、初期値の設定が容易になる。

【0152】

また、以上説明した実施の形態によれば、本装置５Ａは、オフセット処理部５８およびＡ／Ｄ変換器５２を備える。オフセット処理部５８は、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）に所定のオフセット値を減算し、減算後の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を増幅する。Ａ／Ｄ変換器５２は、増幅後の各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）をアナログ信号からデジタル信号に変換する。オフセット値は、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲に応じて決定される。この構成によれば、本装置５Ａは、Ａ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲に合わせてオフセット値を減算後に増幅できる。そのため、本装置５Ａは、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を単に増幅する場合よりも大きな増幅倍率で各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）を増幅できる。その結果、Ａ／Ｄ変換器５２における量子化誤差が減少し、除算値の算出精度が向上する。

【0153】

さらに、以上説明した実施の形態によれば、本装置５Ａは、合成信号（Ｃ２Ｃ４）の信号電圧、合成信号（Ｃ６Ｃ８）の信号電圧、およびＡ／Ｄ変換器５２の入力電圧範囲に基づいて、オフセット値を決定するオフセット値決定部５３４を備える。この構成によれば、本装置５Ａは、各合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の信号電圧に応じて、自動的にオフセット値を決定できる。

【0154】

なお、本発明において、合成信号（Ｃ２Ｃ４，Ｃ６Ｃ８）の信号電圧の変動範囲は、キャンドモータポンプ１の機種ごとにある程度既知の値（例えば、０．７Ｖ～１．０Ｖ程度）である。そのため、差動入力増幅器５８１，５８２の増幅率は、機種ごとに予め設定された固定値（例えば、４倍）となっていてもよい。この場合、増幅回路５８３，５８４の増幅率は切替可能であってもよく、あるいは、予め設定されているオフセット値に応じた固定値となっていてもよい。

【0155】

また、本発明において、オフセット値は、キャンドモータポンプ１の機種ごとに予め設定されていてもよい。この場合、例えば、オフセット処理部５８は、増幅率が線形に可変する回路構成を有していてもよい。また、この場合、本装置５Ａは、オフセット値決定部５３４を備えていなくてもよい。

【0156】

さらに、本発明において、オフセット処理部５８は、増幅回路５８３，５８４を備えていなくてもよい。

【0157】

●その他の実施形態
なお、以上説明した各実施形態において、除算値が初期値として設定されていてもよい。

【0158】

また、以上説明した各実施形態において、本装置５，５Ａ（摩耗量検出部５３２）は、除算値に基づいて、スラスト方向の摩耗量を検出していてもよい。すなわち、例えば、本装置５，５Ａは、軸受３２，３３のスラスト方向のフロント側（またはリア側）の最大変位量に対応する除算値（最大除算値）に対する、算出された除算値の割合に基づいて、スラスト方向の摩耗量を検出する。この場合、最大除算値は、予め計測され、記憶部５４に記憶されている。この構成では、前述のとおり、除算値の変動パターンは駆動条件によらず同じになる。そのため、本装置５，５Ａは、駆動条件が変更されても、スラスト方向の摩耗量を正確に検出できる。

【0159】

さらに、以上説明した各実施形態において、本装置５，５Ａ（摩耗量検出部５３２）は、除算値および第１対応関係情報に基づいて、スラスト方向の摩耗量を検出していてもよい。この場合、本装置５，５Ａは、差分値の絶対値ではなく、除算値および第１対応関係情報に基づいてロータ３６の現在位置を取得し、同現在位置に基づいて摩耗量を検出（推定）する。

【0160】

さらにまた、以上説明した第１実施形態において、本装置５は、第２実施形態におけるオフセット値決定部５３４およびオフセット処理部５８を備えていてもよい。

【0161】

さらにまた、以上説明した各実施形態において、ロータ３６の初期位置は、製造誤差、組立公差などにより、スラスト方向におけるロータ３６の中心がステータ３７の中心と一致していなくてもよい。すなわち、例えば、初期位置において、ロータ３６は、ステータ３７に対してスラスト方向にずれて配置されていてもよい。

【0162】

さらにまた、以上説明した各実施形態において、本発明が実施可能であれば、検出コイルＣ１～Ｃ８の数は「８」に限定されない。

【0163】

さらにまた、以上説明した各実施形態において、制御部５３，５３Ａは、ＣＰＵ５３ａに代えて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのプロセッサにより構成されていてもよい。

【0164】

●本発明の実施態様●
次に、以上説明した各実施形態から把握される本発明の実施態様について、各実施形態において記載された用語と符号とを援用しつつ、以下に記載する。

【0165】

本発明の第１の実施態様は、キャンドモータポンプ（例えば、キャンドモータポンプ１）のモータ（例えば、モータ部３）のステータ（例えば、ステータ３７）に対するロータ（例えば、ロータ３６）の機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイル（例えば、検出コイルＣ１～Ｃ８）を用いて検出することにより、前記ロータの回転軸（例えば、回転軸３１）を支持する軸受（例えば、軸受３２，３３）の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置（例えば、本装置５，５Ａ）であって、複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル（例えば、検出コイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８）、を含み、複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイル（例えば、検出コイルＣ２，Ｃ４）それぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号（例えば、合成信号（Ｃ２Ｃ４））の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイル（例えば、検出コイルＣ６，Ｃ８）それぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号（例えば、合成信号（Ｃ６Ｃ８））の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部（例えば、除算値算出部５３０）と、前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定部（例えば、初期値設定部５３１）と、を有してなる、モータ軸受摩耗監視装置である。
この構成によれば、初期値を設定するための試験運転の駆動条件は自由に設定可能となり、同試験運転に必要な工数および時間は低減され、初期値の設定が容易になる。

【0166】

本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様において、前記除算値と、前記ロータの前記スラスト方向の位置と、の対応関係を示す第１対応関係情報を記憶する記憶部（例えば、記憶部５４）、を有してなり、前記初期値設定部は、前記除算値算出部により算出された前記除算値と前記第１対応関係情報とに基づいて、前記初期値を設定する、モータ軸受摩耗監視装置である。
この構成によれば、本装置は、駆動条件に依らず、磁気中心に対するロータ３６のスラスト方向の現在位置、および、ロータ３６の位置に対する磁気中心の現在位置を正確に推定できる。

【0167】

本発明の第３の実施態様は、第２の実施態様において、前記記憶部は、前記第１合成信号の前記信号電圧と前記第２合成信号の前記信号電圧との差分値と、前記ロータの前記スラスト方向の位置と、の対応関係を示す第２対応関係情報、を記憶し、前記初期値設定部は、前記除算値算出部により算出された前記除算値と、前記第１対応関係情報と、前記第２対応関係情報と、に基づいて、前記初期値を設定する、モータ軸受摩耗監視装置である。
この構成によれば、本装置は、初期位置において２つの合成信号の差分値の絶対値（電圧値）が「０」となるように、初期値を用いて２つの合成信号の電圧値をオフセットすることにより、基準駆動条件に対応する摩耗量を正確に検出できる。

【0168】

本発明の第４の実施態様は、第３の実施態様において、前記記憶部は、前記第１合成信号の前記信号電圧と前記第２合成信号の前記信号電圧との差分値と、前記ロータの前記スラスト方向の位置と、の対応関係を示す第２対応関係情報、を記憶し、前記初期値設定部は、前記除算値算出部により算出された前記除算値と、前記第１対応関係情報と、前記第２対応関係情報と、に基づいて、前記初期値を設定する、モータ軸受摩耗監視装置である。
この構成によれば、本装置は、第２対応関係情報に対応する基準駆動条件において、正確な摩耗量を検出できる。

【0169】

本発明の第５の実施態様は、第２の実施態様において、前記除算値と前記第１対応関係情報とに基づいて、前記軸受の前記スラスト方向の摩耗量を検出する摩耗量検出部（例えば、摩耗量検出部５３２）、を有してなる、モータ軸受摩耗監視装置である。
この構成によれば、本装置は、駆動条件によらず、軸受のスラスト方向の摩耗量を検出できる。

【0170】

本発明の第６の実施態様は、第１乃至第５のいずれかの実施態様において、前記第１合成信号と前記第２合成信号それぞれに所定のオフセット値を減算し、減算後の前記第１合成信号と前記第２合成信号それぞれを増幅する作動増幅部（例えば、オフセット処理部５８）と、増幅後の前記第１合成信号と前記第２合成信号それぞれをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（例えば、Ａ／Ｄ変換器５２）と、を有してなり、前記オフセット値は、前記Ａ／Ｄ変換器の入力電圧範囲に応じて決定される、モータ軸受摩耗監視装置（例えば、本装置５Ａ）である。
この構成によれば、本装置は、Ａ／Ｄ変換器の入力電圧範囲に合わせてオフセット値を減算後に増幅できる。その結果、Ａ／Ｄ変換器における量子化誤差が減少し、除算値の算出精度が向上する。

【0171】

本発明の第７の実施態様は、第６の実施態様において、前記第１合成信号の前記信号電圧と、前記第２合成信号の前記信号電圧と、前記入力電圧範囲と、に基づいて、前記オフセット値を決定するオフセット値決定部（例えば、オフセット値決定部５３４）、を有してなる、モータ軸受摩耗監視装置である。
この構成によれば、本装置は、各合成信号の信号電圧に応じて、自動的にオフセット値を決定できる。

【0172】

本発明の第８の実施態様は、キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置の設定方法であって、複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出ステップ（例えば、処理（Ｓ１１，Ｓ３４））と、前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定ステップ（例えば、処理（Ｓ１４，Ｓ３７））と、を含む、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法である。
この構成によれば、初期値を設定するための試験運転の駆動条件は自由に設定可能となり、同試験運転に必要な工数および時間は低減され、初期値の設定が容易になる。

【0173】

本発明の第９の実施態様は、キャンドモータポンプのモータのステータに対するロータの機械的な位置変化に対応する磁束変化を、前記ステータに取り付けられた複数の検出コイルを用いて検出することにより、前記ロータの回転軸を支持する軸受の摩耗状態を監視するモータ軸受摩耗監視装置が備えるプロセッサにより実行される設定プログラムであって、複数の前記検出コイルそれぞれは、前記回転軸のスラスト方向における前記磁束変化を示す検出信号を出力する複数のスラスト検出コイル、を含み、前記プロセッサを、複数の前記スラスト検出コイルのうち、一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第１合成信号の信号電圧を、他の一組となる前記スラスト検出コイルそれぞれから出力された前記検出信号が合成された第２合成信号の信号電圧により除算し、または、前記第２合成信号の前記信号電圧を前記第１合成信号の前記信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部、および前記軸受が摩耗していない未摩耗状態における前記ロータの前記スラスト方向の位置を初期位置としたとき、前記初期位置における前記除算値に基づいて、前記未摩耗状態における前記ロータの位置を示す初期値を設定する初期値設定部、として機能させる、設定プログラムである。
この構成によれば、初期値を設定するための試験運転の駆動条件は自由に設定可能となり、同試験運転に必要な工数および時間は低減され、初期値の設定が容易になる。

【符号の説明】

【0174】

１ キャンドモータポンプ
３ モータ部（モータ）
３２ 軸受
３３ 軸受
３６ ロータ
３７ ステータ
５ モータ軸受摩耗監視装置
５２ Ａ／Ｄ変換器
５３０ 除算値算出部
５３１ 初期値設定部
５３２ 摩耗量検出部
５４ 記憶部
５Ａ モータ軸受摩耗監視装置
５３４ オフセット値決定部
５８ オフセット処理部（作動増幅部）
Ｃ１～Ｃ８ 検出コイル

【要約】

【課題】容易に初期値の設定が可能なモータ軸受摩耗監視装置、モータ軸受摩耗監視装置の設定方法、および設定プログラムを提供する。
【解決手段】本発明に係るモータ軸受摩耗監視装置５，５Ａは、複数の検出コイルＣ１～Ｃ８を用いて軸受３２，３３の摩耗状態を監視する。同装置は、複数の検出コイルのうち、一組となるスラスト検出コイルの第１合成信号の信号電圧を、他の一組となるスラスト検出コイルの第２合成信号の信号電圧により除算し、または、第２合成信号の信号電圧を第１合成信号の信号電圧により除算することにより、除算値を算出する除算値算出部５３０と、軸受３２，３３が摩耗していない未摩耗状態におけるロータ３６のスラスト方向の位置を初期位置としたとき、初期位置における除算値に基づいて、未摩耗状態におけるロータ３６の位置を示す初期値を設定する初期値設定部５３１と、を有してなる。
【選択図】図４

【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】