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JP7634749B2 - Pump equipment and electric motor - Google Patents

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JP7634749B2
JP7634749B2 JP2024070582A JP2024070582A JP7634749B2 JP 7634749 B2 JP7634749 B2 JP 7634749B2 JP 2024070582 A JP2024070582 A JP 2024070582A JP 2024070582 A JP2024070582 A JP 2024070582A JP 7634749 B2 JP7634749 B2 JP 7634749B2
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Description

本発明は、ポンプ装置とポンプ装置に用いられる電動機に関する。 The present invention relates to a pump device and an electric motor used in the pump device.

集合住宅やオフィスビル等の建物に設置され、各給水端へ水を供給する装置として、ポンプ装置を含む給水装置が知られている。このような給水装置に用いられるポンプ装置は、その動力源として電動機が一般に採用されている。加えて、このようなポンプ装置に用いられる電動機としては、その回転速度を可変するためにインバータが設けられているものが知られている。 Water supply systems including pump devices are known as devices that are installed in buildings such as apartment complexes and office buildings and supply water to each water supply end. Pump devices used in such water supply systems generally use electric motors as their power source. In addition, electric motors used in such pump devices are known to be equipped with inverters to vary their rotation speed.

また、ポンプ装置は、その使用によって種々の動作異常を生じることがある。そのため、ポンプ装置の外側の所定位置にこのような動作異常を検出するための振動センサ(加速度ピックアップ)が配設されたものがある(例えば、特許文献1参照。) In addition, various operational abnormalities may occur during use of the pump device. For this reason, some pump devices are equipped with a vibration sensor (acceleration pickup) at a specified position on the outside of the pump device to detect such operational abnormalities (see, for example, Patent Document 1).

特開2007-010415号公報JP 2007-010415 A

特許文献1に記載のような振動センサを用いれば、ポンプ装置の動作異常に起因する振動を検出することが可能である。しかし、特許文献1のもののように振動センサをポンプ装置の外側に取り付けた場合、その取り付け方によって検知できる振動値が変化するため、動作異常に起因する振動を正確に且つ安定して検知することが難しい。 By using a vibration sensor such as that described in Patent Document 1, it is possible to detect vibrations caused by operational abnormalities in the pump device. However, when the vibration sensor is attached to the outside of the pump device as in Patent Document 1, the vibration value that can be detected changes depending on how the sensor is attached, making it difficult to accurately and stably detect vibrations caused by operational abnormalities.

本発明は、上述した課題に鑑み、ポンプ装置の異常を検出するための振動センサを、正確且つ安定した検出精度で簡単に設置可能としたポンプ装置及び電動機を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a pump device and an electric motor in which a vibration sensor for detecting abnormalities in the pump device can be easily installed with accurate and stable detection precision.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係るポンプ装置1は、例えば図1乃至図3に示すように、ポンプ10と;前記ポンプ10と駆動軸21で接続された電動機11と;前記電動機11の反負荷側の端部に前記駆動軸21の軸線方向に沿って固定されたインバータケース32と;前記インバータケース32内に固定された、前記電動機11の可変速制御を行うインバータ基板31と;前記インバータ基板31上に実装された振動センサ37と;を含むものである。 In order to achieve the above object, the pump device 1 according to the first aspect of the present invention includes, as shown in, for example, Figs. 1 to 3, a pump 10; an electric motor 11 connected to the pump 10 by a drive shaft 21; an inverter case 32 fixed to the end of the electric motor 11 on the non-load side along the axial direction of the drive shaft 21; an inverter board 31 fixed inside the inverter case 32 for performing variable speed control of the electric motor 11; and a vibration sensor 37 mounted on the inverter board 31.

このように構成すると、ポンプ装置1に生じる振動を検知する振動センサ37がインバータ基板31上に実装されているため、ポンプ装置1に生じた振動を正確且つ安定して検知することができるようになる。また、この振動センサ37を設置するためにポンプ装置1に対して別途の取付作業等を必要とせず、振動センサ37のための配線を別途準備する必要もない。 With this configuration, the vibration sensor 37 that detects vibrations occurring in the pump device 1 is mounted on the inverter board 31, so that vibrations occurring in the pump device 1 can be detected accurately and stably. Furthermore, no separate mounting work is required on the pump device 1 to install this vibration sensor 37, and there is no need to prepare separate wiring for the vibration sensor 37.

本発明の第2の態様に係るポンプ装置1は、例えば図3に示すように、上記本発明の第1の態様に係るポンプ装置1において、前記インバータ基板31は前記インバータケース32内面に複数のネジ40を用いて固定されており、前記振動センサ37は、前記複数のネジ40のいずれかに隣接する位置に実装されている。 As shown in FIG. 3, the pump device 1 according to the second aspect of the present invention is the pump device 1 according to the first aspect of the present invention, in which the inverter board 31 is fixed to the inner surface of the inverter case 32 using a plurality of screws 40, and the vibration sensor 37 is mounted at a position adjacent to one of the plurality of screws 40.

このように構成すると、インバータケース32に対する固定位置に隣接して振動センサ37を配置することができるため、振動センサ37において、インバータ基板31に実装された部品の影響で生じる電動機11に伝達された振動とは異なる振動を検知することがなくなり、検出精度が向上する。 With this configuration, the vibration sensor 37 can be positioned adjacent to the fixed position relative to the inverter case 32, so that the vibration sensor 37 will not detect vibrations that are different from the vibrations transmitted to the electric motor 11 caused by the components mounted on the inverter board 31, improving detection accuracy.

本発明の第3の態様に係るポンプ装置1は、上記本発明の第1の態様に係るポンプ装置1において、前記インバータ基板31には、1乃至複数のパワーモジュール41が実装されており、前記振動センサ37は、前記1乃至複数のパワーモジュール41がインバータ基板31に半田接続される場所に隣接する位置に実装されている。 The pump device 1 according to the third aspect of the present invention is the pump device 1 according to the first aspect of the present invention, in which one or more power modules 41 are mounted on the inverter board 31, and the vibration sensor 37 is mounted at a position adjacent to where the one or more power modules 41 are soldered to the inverter board 31.

このように構成すると、振動センサ37がインバータ基板31に対して強固に半田固定されたパワーモジュール41に隣接配置することで、インバータ基板31に生じる電動機11に伝達された振動とは異なる振動を検知することがなくなり、検出精度が向上する。 When configured in this manner, the vibration sensor 37 is placed adjacent to the power module 41, which is firmly soldered to the inverter board 31, and therefore does not detect vibrations that occur on the inverter board 31 and are different from the vibrations transmitted to the electric motor 11, improving detection accuracy.

本発明の第4の態様に係るポンプ装置1は、例えば図4に示すように、上記本発明の第1乃至3の態様に係るポンプ装置1において、前記インバータケース32内の前記インバータ基板31は、前記インバータケース32内の少なくとも一部に充填された樹脂42により固定されている。 As shown in FIG. 4, the pump device 1 according to the fourth aspect of the present invention is the pump device 1 according to the first to third aspects of the present invention, in which the inverter board 31 in the inverter case 32 is fixed by resin 42 that fills at least a part of the inverter case 32.

このように構成すると、樹脂42によってインバータ基板31がインバータケース32に対して固定されるため、インバータ基板31が単独で振動することがなくなり、振動センサ37の検出精度が向上する。 In this configuration, the inverter board 31 is fixed to the inverter case 32 by the resin 42, so that the inverter board 31 does not vibrate independently, improving the detection accuracy of the vibration sensor 37.

本発明の第5の態様に係るポンプ装置1は、例えば図2及び図3に示すように、上記本発明の第1乃至4の態様に係るポンプ装置1において、前記インバータ基板31は、前記電動機11の前記ポンプ10に接続された前記駆動軸21に対して垂直に前記インバータケース32内に固定されている。 As shown in Figs. 2 and 3, the pump device 1 according to the fifth aspect of the present invention is the pump device 1 according to the first to fourth aspects of the present invention, in which the inverter board 31 is fixed in the inverter case 32 perpendicular to the drive shaft 21 connected to the pump 10 of the electric motor 11.

このように構成すると、ポンプ装置1において多く発生する駆動軸21に対して垂直な方向の振動に対して振動センサ37の検出精度が特に向上する。 This configuration improves the detection accuracy of the vibration sensor 37, particularly with respect to vibrations perpendicular to the drive shaft 21, which frequently occur in the pump device 1.

本発明の第6の態様に係るポンプ装置1は、例えば図5に示すように、上記本発明の第1乃至5の態様に係るポンプ装置1において、前記振動センサ37の出力値に基づいて前記ポンプ装置1の状態を監視する監視装置50を更に備え、前記監視装置50は、前記電動機11に関する電動機情報と、前記ポンプ10に関するポンプ情報とを記憶する記憶部53を備え、前記記憶部53に記憶された各情報と前記振動センサ37の出力値に基づいて、前記ポンプ装置1の状態を監視する。 As shown in FIG. 5, the pump device 1 according to the sixth aspect of the present invention further includes a monitoring device 50 that monitors the state of the pump device 1 based on the output value of the vibration sensor 37 in the pump device 1 according to the first to fifth aspects of the present invention. The monitoring device 50 includes a memory unit 53 that stores motor information related to the motor 11 and pump information related to the pump 10, and monitors the state of the pump device 1 based on the information stored in the memory unit 53 and the output value of the vibration sensor 37.

このように構成すると、監視装置50により、ポンプ装置1に異常あるいは異常の兆候が発生しているか否かを高精度に特定することができるようになる。 When configured in this manner, the monitoring device 50 can accurately determine whether or not an abnormality or a symptom of an abnormality has occurred in the pump device 1.

本発明の第7の態様に係るポンプ装置1は、例えば図5に示すように、上記本発明の第6の態様に係るポンプ装置1において、前記監視装置50は、前記インバータ基板31による前記電動機11の駆動状態を取得する駆動状態取得部55を更に含み、前記記憶部53に記憶された各情報と前記振動センサ37の出力値と前記駆動状態取得部55で取得した前記電動機11の駆動状態情報とに基づいて、前記ポンプ装置1の状態を監視する。 As shown in FIG. 5, the pump device 1 according to the seventh aspect of the present invention is the pump device 1 according to the sixth aspect of the present invention, except that the monitoring device 50 further includes a drive status acquisition unit 55 that acquires the drive status of the electric motor 11 by the inverter board 31, and monitors the status of the pump device 1 based on the information stored in the memory unit 53, the output value of the vibration sensor 37, and the drive status information of the electric motor 11 acquired by the drive status acquisition unit 55.

このように構成すると、駆動状態を参酌しつつ振動センサ37による検出及びポンプ装置1の監視を実行することができるため、振動センサ37において高い精度で検出された信号に基づいてポンプ装置1の監視を実現することができる。 With this configuration, detection by the vibration sensor 37 and monitoring of the pump device 1 can be performed while taking into account the driving state, making it possible to monitor the pump device 1 based on the signal detected with high accuracy by the vibration sensor 37.

本発明の第8の態様に係るポンプ装置1は、例えば図5に示すように、上記本発明の第7の態様に係るポンプ装置1において、前記監視装置50は、前記駆動状態取得部55で取得した前記電動機11の駆動状態が、定常状態である場合に、前記ポンプ装置1の状態の監視を行う。 As shown in FIG. 5, the pump device 1 according to the eighth aspect of the present invention is the pump device 1 according to the seventh aspect of the present invention, in which the monitoring device 50 monitors the state of the pump device 1 when the driving state of the electric motor 11 acquired by the driving state acquisition unit 55 is in a steady state.

このように構成すると、ポンプ装置1が定常状態の場合にその状態の監視を行うことで、当該監視に用いられる振動センサ37の出力値に、ポンプ装置1の加速あるいは減速時に生じ得る過渡的な振動が含まれることがなくなる。したがって、ポンプ装置1の監視をより精度よく実現することができる。 With this configuration, by monitoring the state of the pump device 1 when it is in a steady state, the output value of the vibration sensor 37 used for the monitoring does not include transient vibrations that may occur when the pump device 1 accelerates or decelerates. Therefore, the pump device 1 can be monitored more accurately.

本発明の第9の態様に係るポンプ装置1は、例えば図5に示すように、上記本発明の第6乃至8の態様に係るポンプ装置1において、前記監視装置50は、前記インバータ基板31に設けられる。 The pump device 1 according to the ninth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 5, a pump device 1 according to the sixth to eighth aspects of the present invention, in which the monitoring device 50 is provided on the inverter board 31.

このように構成すると、監視装置50がインバータ基板31に設けられることで、ポンプ装置1の監視機能がインバータ基板31上の回路構成のみで実質的に完結できる。 When configured in this manner, the monitoring device 50 is provided on the inverter board 31, so that the monitoring function of the pump device 1 can be essentially completed by the circuit configuration on the inverter board 31 alone.

本発明の第10の態様に係る電動機11は、例えば図2又は図3に示すように、ポンプ10を駆動するための電動機11であって、前記ポンプ10の回転軸に接続された駆動軸21と;前記駆動軸21を駆動させる電動機本体22と;前記電動機本体22の反負荷側の端部に前記駆動軸21の軸線方向に沿って固定されたインバータケース32と;前記インバータケース32内に固定された、前記電動機本体22の可変速制御を行うインバータ基板31と;前記インバータ基板31上に実装された振動センサ37と;を含むものである。 The electric motor 11 according to the tenth aspect of the present invention is an electric motor 11 for driving a pump 10, as shown in, for example, FIG. 2 or FIG. 3, and includes a drive shaft 21 connected to the rotating shaft of the pump 10; an electric motor body 22 for driving the drive shaft 21; an inverter case 32 fixed to the end of the electric motor body 22 on the non-load side along the axial direction of the drive shaft 21; an inverter board 31 fixed within the inverter case 32 for performing variable speed control of the electric motor body 22; and a vibration sensor 37 mounted on the inverter board 31.

このように構成すると、ポンプ10あるいは電動機11に生じる振動を検知する振動センサ37がインバータ基板31上に実装されているため、ポンプ10あるいは電動機11に生じた振動を正確且つ安定して検知することができるようになる。また、この振動センサ37を設置するために特別な加工等を必要とせず、また振動センサ37のための配線を別途準備する必要がなくなる。 With this configuration, the vibration sensor 37 that detects vibrations occurring in the pump 10 or the electric motor 11 is mounted on the inverter board 31, so that the vibrations occurring in the pump 10 or the electric motor 11 can be detected accurately and stably. Furthermore, no special processing is required to install this vibration sensor 37, and there is no need to prepare separate wiring for the vibration sensor 37.

上記構成を備えることにより、本発明のポンプ装置及び電動機は、ポンプ装置の異常を検出するための振動センサを、正確且つ安定した検出精度で簡単に設置可能とすることができる。 By being equipped with the above configuration, the pump device and electric motor of the present invention can easily install a vibration sensor for detecting abnormalities in the pump device with accurate and stable detection accuracy.

本発明の一実施の形態に係るポンプ装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a pump device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態に係る電動機の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an electric motor according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態に係る電動機を模式的に示した概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an electric motor according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態に係る電動機を模式的に示した他の概略断面図である。4 is another schematic cross-sectional view showing the electric motor according to the embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施の形態に係るポンプ装置の部分的な機能ブロック図である。1 is a partial functional block diagram of a pump device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態に係る振動センサの周波数分析結果の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a frequency analysis result of the vibration sensor according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係る振動センサの周波数分析結果の他の例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating another example of a frequency analysis result of the vibration sensor according to the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。 Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the scope of the description necessary for achieving the object of the present invention will be shown in a schematic manner, and the description will be focused on the scope of the description necessary for the relevant parts of the present invention. Any parts that are omitted from the description will be based on publicly known technology.

図1は、本発明の一実施の形態に係るポンプ装置1を示す概略図である。本実施の形態に係るポンプ装置1は、図1に示すように、ポンプ10と、インバータ内蔵型電動機11とを含むものである。そして、このポンプ装置1は、例えば建物等に水を供給するための給水装置の一部として用いることができる。 Figure 1 is a schematic diagram showing a pump device 1 according to one embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the pump device 1 according to this embodiment includes a pump 10 and an inverter-equipped electric motor 11. This pump device 1 can be used as a part of a water supply system for supplying water to a building, etc.

ポンプ10は、図1に示すように、例えば周知の横軸単段ポンプとすることができ、建物等に水を供給するためのものである。そしてこのポンプ10は、内部のインペラを回転させるための回転軸を備えており、この回転軸がカップリング12を介して電動機11の後述する駆動軸21に連結されている。なお、本実施の形態においては、ポンプの形式として横軸単段ポンプを例示しているが、これに限らず、例えば縦軸多段ポンプや水中ポンプ等を採用することもできる。また、図1に示すポンプ装置1はポンプ10と電動機11をカップリング12で接続しているが、電動機11の駆動軸21がポンプ10の回転軸と共通の一本の軸で構成されているポンプ装置とすることもできる。 As shown in FIG. 1, the pump 10 can be, for example, a well-known horizontal shaft single-stage pump, and is used to supply water to buildings, etc. The pump 10 has a rotating shaft for rotating an internal impeller, and this rotating shaft is connected to a drive shaft 21 of the electric motor 11, which will be described later, via a coupling 12. In this embodiment, a horizontal shaft single-stage pump is shown as an example of the type of pump, but this is not limited to this, and for example, a vertical shaft multi-stage pump or an underwater pump can also be used. In addition, the pump device 1 shown in FIG. 1 connects the pump 10 and the electric motor 11 with a coupling 12, but the pump device can also be one in which the drive shaft 21 of the electric motor 11 and the rotating shaft of the pump 10 are configured as a single shaft in common.

図2は、本発明の一実施の形態に係る電動機の分解斜視図である。また、図3は、本発明の一実施の形態に係る電動機を模式的に示した概略断面図である。本実施の形態に係る電動機11は、図2及び図3に示すように、インバータ内蔵型のモータであって、駆動軸21と、駆動軸21を駆動させる電動機本体22と、電動機本体22の反負荷側の端部に設けられたインバータ部23とを含むものである。なお、本実施の形態に係る電動機11においては、ポンプ1が設けられている側を負荷側、この負荷側の反対側を反負荷側と呼んでいる。 Figure 2 is an exploded perspective view of an electric motor according to an embodiment of the present invention. Also, Figure 3 is a schematic cross-sectional view of an electric motor according to an embodiment of the present invention. As shown in Figures 2 and 3, the electric motor 11 according to this embodiment is an inverter-integrated motor, and includes a drive shaft 21, an electric motor body 22 that drives the drive shaft 21, and an inverter section 23 provided at the end of the electric motor body 22 on the anti-load side. In the electric motor 11 according to this embodiment, the side on which the pump 1 is provided is called the load side, and the side opposite the load side is called the anti-load side.

駆動軸21は、電動機本体22及びインバータ部23の中心部を貫通するように延びており、その負荷側の端部が、カップリング12を介してポンプ10の回転軸に連結されている。また、駆動軸21の反負荷側の端部には、電動機11を冷却するための冷却ファン24が取り付けられている。この冷却ファン24は、インバータ部23に固定されたファンカバー25によりその一部が覆われている。 The drive shaft 21 extends through the center of the motor body 22 and the inverter section 23, and its load side end is connected to the rotating shaft of the pump 10 via a coupling 12. A cooling fan 24 for cooling the motor 11 is attached to the non-load side end of the drive shaft 21. A part of the cooling fan 24 is covered by a fan cover 25 fixed to the inverter section 23.

電動機本体22は、駆動軸21に固定されたロータ26と、ロータ26の周囲に配置されたステータ27と、ロータ26及びステータ27を収容するモータケース28と、を主に含むものである。モータケース28に固定された2つの軸受29、30により、駆動軸21がモータケース28に対して回転可能に支持されている。 The electric motor body 22 mainly includes a rotor 26 fixed to the drive shaft 21, a stator 27 arranged around the rotor 26, and a motor case 28 that houses the rotor 26 and the stator 27. The drive shaft 21 is rotatably supported relative to the motor case 28 by two bearings 29, 30 fixed to the motor case 28.

インバータ部23は、インバータ基板31と、このインバータ基板31を収容するインバータケース32とを主に含む。このうち、インバータケース32は、略円盤状のインバータヒートシンク32Aと、インバータヒートシンク32Aの外縁部から負荷側に立設するように固定された略筒状のインバータカバー32Bとから構成されている。インバータヒートシンク32Aに固定されたインバータカバー32Bは、その負荷側の端面がモータケース28の反負荷側の端面に一体的に固定されており、インバータヒートシンク32Aの中心部には、駆動軸21の反負荷側の端部を連通させる筒状壁33が取り付けられている。また、インバータヒートシンク32Aの反負荷側には、上述した冷却ファン24が配置され、且つファンカバー25が固定されている。さらに、冷却ファン24により効率的に電動機11を冷却するために、インバータヒートシンク32Aの表面に加えて、インバータカバー32Bとモータケース28の表面の各所にフィン34が設けられ、結果として、インバータケース32及びモータケース28は全体がヒートシンクとして機能する。なお、図2では、インバータカバー32Bとインバータヒートシンク32Aが分離した構造を例示しているが、インバータカバー32Bとインバータヒートシンク32Aとが一体となった構造であってもよい。 The inverter section 23 mainly includes an inverter board 31 and an inverter case 32 that houses the inverter board 31. Of these, the inverter case 32 is composed of an approximately disk-shaped inverter heat sink 32A and an approximately cylindrical inverter cover 32B that is fixed so as to stand on the load side from the outer edge of the inverter heat sink 32A. The inverter cover 32B fixed to the inverter heat sink 32A has its load side end face integrally fixed to the end face of the anti-load side of the motor case 28, and a cylindrical wall 33 that communicates the end of the anti-load side of the drive shaft 21 is attached to the center of the inverter heat sink 32A. In addition, the above-mentioned cooling fan 24 is arranged on the anti-load side of the inverter heat sink 32A, and the fan cover 25 is fixed thereto. Furthermore, in order to efficiently cool the electric motor 11 by the cooling fan 24, in addition to the surface of the inverter heat sink 32A, fins 34 are provided at various locations on the surfaces of the inverter cover 32B and the motor case 28, and as a result, the inverter case 32 and the motor case 28 function as a heat sink as a whole. In addition, FIG. 2 illustrates a structure in which the inverter cover 32B and the inverter heat sink 32A are separate, but the inverter cover 32B and the inverter heat sink 32A may be integrated.

インバータ基板31は、種々の電子部品が実装され且つ電気回路が形成された回路基板であって、電動機11を可変速制御するためのものである。ここで、インバータ基板31に実装される電子部品としては、1乃至複数のコンデンサ35や1乃至複数のトランス36、及び後述する振動センサ37等を例示することができる。なお、図3においては、例示した電子部品以外のものをまとめて電子部品38として示し、その詳細な形状等については図示を省略している。 The inverter board 31 is a circuit board on which various electronic components are mounted and on which an electric circuit is formed, and is used to control the speed of the electric motor 11. Examples of electronic components mounted on the inverter board 31 include one or more capacitors 35, one or more transformers 36, and a vibration sensor 37, which will be described later. In FIG. 3, all electronic components other than those shown are collectively shown as electronic components 38, and their detailed shapes, etc. are not shown.

また、インバータ基板31は、適所にネジ穴39が設けられている。そして、ネジ40をこのネジ穴39に挿通してインバータヒートシンク32Aに螺合することで、インバータ基板31はインバータヒートシンク32Aに固定されている。本実施の形態のインバータ基板31は、図3に示すように、インバータヒートシンク32Aの内壁面に固定されている。そして、本実施の形態においては、インバータ基板31とインバータヒートシンク32Aの間の空間に、インバータ基板31への電力の供給を制御するためのパワーモジュール41が配置されている。 The inverter board 31 has screw holes 39 at appropriate locations. The inverter board 31 is fixed to the inverter heat sink 32A by inserting screws 40 into the screw holes 39 and screwing them into the inverter heat sink 32A. In this embodiment, the inverter board 31 is fixed to the inner wall surface of the inverter heat sink 32A as shown in FIG. 3. In this embodiment, a power module 41 for controlling the supply of power to the inverter board 31 is disposed in the space between the inverter board 31 and the inverter heat sink 32A.

ところで、このような構成を備えるポンプ装置1においては、異常が生じた際、通常とは異なる振動が発生することが知られている。本実施の形態に係るポンプ装置1のような給水装置に用いられるポンプ装置において発生する異常としては、キャビテーション、あるいはポンプ又は電動機の軸受の故障等を挙げることができる。本実施の形態のポンプ装置1において、例えば電動機11の一方の軸受29が故障した場合、この軸受29の故障に起因して駆動軸21が安定して回転できなくなり、結果としてモータケース28及びモータケース28に固定されたインバータケース32に大きな振動が伝達されることになる。同様に、本実施の形態のポンプ装置1のポンプ10において、例えばキャビテーションが発生した場合には、キャビテーションによって生じた振動が先ずポンプ10のインペラあるいはケーシングに伝わり、その後ポンプ10の回転軸、カップリング12、及び駆動軸21と伝達されて、モータケース28及びモータケース28に固定されたインバータケース32を含む電動機11全体に振動が伝達される。 However, it is known that in a pump device 1 having such a configuration, when an abnormality occurs, vibrations different from normal occur. Examples of abnormalities that occur in a pump device used in a water supply device such as the pump device 1 according to this embodiment include cavitation, or failure of the bearings of the pump or the electric motor. In the pump device 1 of this embodiment, for example, if one of the bearings 29 of the electric motor 11 fails, the drive shaft 21 cannot rotate stably due to the failure of this bearing 29, and as a result, large vibrations are transmitted to the motor case 28 and the inverter case 32 fixed to the motor case 28. Similarly, in the pump 10 of the pump device 1 of this embodiment, for example, if cavitation occurs, the vibrations generated by the cavitation are first transmitted to the impeller or casing of the pump 10, and then transmitted to the rotating shaft, coupling 12, and drive shaft 21 of the pump 10, and the vibrations are transmitted to the entire electric motor 11 including the motor case 28 and the inverter case 32 fixed to the motor case 28.

本発明者らはこのような異常に起因する振動の伝達経路に着目し、本願発明に至っている。つまり、例示のいずれの異常の場合にも、異常によって生じる振動が電動機11部分にまで伝達されていることから、電動機11に伝達される振動を正確に検出することができれば、ポンプ装置1に発生する異常を精度よく検出できることに想到し、本願発明に至っている。具体的には、本実施の形態に係る電動機11のインバータ基板31に振動センサ37を実装するという構成を採用している。 The inventors focused on the transmission path of vibrations caused by such abnormalities and arrived at the present invention. In other words, in the case of any of the illustrated abnormalities, the vibrations caused by the abnormality are transmitted to the electric motor 11, and therefore the inventors came to the realization that if the vibrations transmitted to the electric motor 11 can be accurately detected, the abnormality occurring in the pump device 1 can be accurately detected, which led to the present invention. Specifically, a configuration is adopted in which a vibration sensor 37 is mounted on the inverter board 31 of the electric motor 11 in this embodiment.

インバータ基板31に実装された振動センサ37は、ポンプ装置1に発生する異常に起因して生じる振動を検出するためのものであって、3次元の振動を検出可能なセンサを採用することができる。3次元方向の各振動を検出するための振動センサとしては、例えば周知の3軸加速度センサ等を採用することができる。そして、カップリング12を介して電動機11に伝達されたポンプ10に生じた異常(例えば、キャビテーションの発生や、ポンプ10の軸受の故障)に伴う振動、あるいは電動機11自体に発生した異常(例えば、軸受29、30の故障)に伴う振動は、電動機11のモータケース28、モータケース28に固定されたインバータカバー32Bあるいは筒状壁33、インバータヒートシンク32A、そしてインバータヒートシンク32Aにネジ40で固定されたインバータ基板31の順で伝達されることで、このインバータ基板31に実装された振動センサ37で検出される。そして、ここで検出された振動を参酌して、ポンプ装置1の異常の有無を判断あるいは推定する。 The vibration sensor 37 mounted on the inverter board 31 is for detecting vibrations caused by abnormalities occurring in the pump device 1, and a sensor capable of detecting three-dimensional vibrations can be adopted. As a vibration sensor for detecting each vibration in three-dimensional directions, for example, a well-known three-axis acceleration sensor can be adopted. Vibrations caused by abnormalities occurring in the pump 10 (e.g., occurrence of cavitation or failure of the bearings of the pump 10) transmitted to the electric motor 11 via the coupling 12, or vibrations caused by abnormalities occurring in the electric motor 11 itself (e.g., failure of the bearings 29, 30) are transmitted in the order of the motor case 28 of the electric motor 11, the inverter cover 32B or the cylindrical wall 33 fixed to the motor case 28, the inverter heat sink 32A, and the inverter board 31 fixed to the inverter heat sink 32A with screws 40, and are detected by the vibration sensor 37 mounted on the inverter board 31. The presence or absence of an abnormality in the pump device 1 is determined or estimated based on the vibrations detected here.

ここで、本発明の振動センサ37が、ネジ40及び/又はパワーモジュール41に隣接する位置に位置決めされることは、特に留意すべき事項である。このような位置に振動センサ37を配置すると、ネジ40はまさにインバータケース32に固定されたものであり、またパワーモジュール41(IGBT、パワーMOSFET等)は、一般的にヒートシンク32Aにねじ固定され、基板に対しては強固に半田固定される部材であることから、振動センサ37がインバータ基板31に伝達された振動を検出する際、検出結果にインバータ基板31に実装されたコンデンサ35等に起因するインバータ基板31自体の振動が混入し難くなる。なお、ここでいう「隣接」とは、振動センサ37とネジ40あるいはパワーモジュール41との間の他の電子部品が介在することなく、且つ近接した位置に配されていることを指している。したがって、本実施の形態においては、図2及び図3に示すように、振動センサ37はネジ40にのみ隣接配置されている。しかし、本発明はこれに限定されず、パワーモジュール41に隣接配置していても、ネジ40及びパワーモジュール41の両方に隣接配置していてもよい。 Here, it is important to note that the vibration sensor 37 of the present invention is positioned adjacent to the screw 40 and/or the power module 41. When the vibration sensor 37 is positioned in such a position, the screw 40 is fixed to the inverter case 32, and the power module 41 (IGBT, power MOSFET, etc.) is generally fixed to the heat sink 32A with a screw and is firmly soldered to the board. Therefore, when the vibration sensor 37 detects the vibration transmitted to the inverter board 31, the vibration of the inverter board 31 itself caused by the capacitor 35 mounted on the inverter board 31 is unlikely to be mixed into the detection result. Note that "adjacent" here refers to being arranged in a position close to the vibration sensor 37 and the screw 40 or power module 41 without any other electronic components being interposed between them. Therefore, in this embodiment, as shown in Figures 2 and 3, the vibration sensor 37 is arranged adjacent only to the screw 40. However, the present invention is not limited to this, and the vibration sensor 37 may be arranged adjacent to the power module 41 or adjacent to both the screw 40 and the power module 41.

図4は、本発明の一実施の形態に係る電動機を模式的に示した他の概略断面図である。上述したように、振動センサ37の検出結果に他の振動、具体的には上述したインバータ基板31自体の振動を混入させないことが検出結果の精度を担保する上で重要である。そこで、振動センサ37の検出結果にノイズとなり得る他の振動を混入させないための他の方法として、図4に示すように、インバータケース32内の反負荷側の一部に樹脂(モールド樹脂)42を充填してインバータ基板31をインバータケース32にモールド固定してもよい。このようにインバータ基板31全体を樹脂モールドすることで、インバータ基板31がそれ単体で振動することがないようにできる。この場合には、上述したノイズの混入が抑えられることに加え、振動センサ37の実装位置が制約されなくなるため、インバータ基板31のレイアウトの自由度が向上する。 Figure 4 is another schematic cross-sectional view showing an electric motor according to an embodiment of the present invention. As described above, it is important to ensure the accuracy of the detection result that other vibrations, specifically the vibration of the inverter board 31 itself, are not mixed into the detection result of the vibration sensor 37. Therefore, as another method for preventing other vibrations that may become noise from being mixed into the detection result of the vibration sensor 37, as shown in Figure 4, a resin (molding resin) 42 may be filled in a part of the anti-load side in the inverter case 32 to mold and fix the inverter board 31 to the inverter case 32. By resin-molding the entire inverter board 31 in this way, it is possible to prevent the inverter board 31 from vibrating by itself. In this case, in addition to suppressing the above-mentioned noise from being mixed in, the mounting position of the vibration sensor 37 is no longer restricted, so the degree of freedom in the layout of the inverter board 31 is improved.

また、本実施の形態に示すように、インバータ基板31を駆動軸21に対して垂直となるようにインバータケース32に固定することは、インバータ基板31に実装されている振動センサ37の検出精度を維持する観点において好ましい。ポンプ装置1に生じる振動は、一般に、駆動軸21の延在方向ではなく駆動軸21の回転方向(駆動軸21に対して垂直な方向)に生じる傾向がある。他方、インバータ基板31に生じるたわみによる振動は、駆動軸21の延在方向(軸方向)に発生し易い傾向がある。したがって、本発明のインバータ基板31の固定方法によれば、インバータ基板31自体の振動の駆動軸21の回転方向の振動成分への影響が少なくなり、精度よくポンプ装置1に生じる振動を検出できる。 As shown in this embodiment, fixing the inverter board 31 to the inverter case 32 so as to be perpendicular to the drive shaft 21 is preferable from the viewpoint of maintaining the detection accuracy of the vibration sensor 37 mounted on the inverter board 31. Vibrations occurring in the pump device 1 generally tend to occur in the rotational direction of the drive shaft 21 (direction perpendicular to the drive shaft 21) rather than in the extension direction of the drive shaft 21. On the other hand, vibrations caused by deflection occurring in the inverter board 31 tend to occur easily in the extension direction (axial direction) of the drive shaft 21. Therefore, according to the fixing method of the inverter board 31 of the present invention, the influence of the vibration of the inverter board 31 itself on the vibration component in the rotational direction of the drive shaft 21 is reduced, and vibrations occurring in the pump device 1 can be detected with high accuracy.

以上説明した通り、本実施の形態に係るポンプ装置1及び電動機11においては、ポンプ装置1の異常を検出するための振動センサ37をインバータ基板31に実装する形で採用したことにより、振動センサ37のポンプ装置1毎の取付作業の必要がなく、ポンプ装置1に生じる振動を安定して高精度に検出することが可能となっている。また、振動センサ37をインバータ基板31に実装することで、例えば振動センサ37をポンプ10や電動機11の外壁、あるいは各軸受部分等に取り付けた場合に必要であった、専用の信号線が不要となり、簡易な構成でポンプ装置1の振動を検出できるようになる。 As described above, in the pump device 1 and electric motor 11 according to this embodiment, the vibration sensor 37 for detecting abnormalities in the pump device 1 is mounted on the inverter board 31, which eliminates the need to install the vibration sensor 37 for each pump device 1, and makes it possible to stably and accurately detect vibrations occurring in the pump device 1. In addition, by mounting the vibration sensor 37 on the inverter board 31, it is no longer necessary to provide a dedicated signal line that would have been necessary if the vibration sensor 37 had been mounted on the outer wall of the pump 10 or electric motor 11, or on each bearing portion, etc., and it becomes possible to detect vibrations in the pump device 1 with a simple configuration.

ところで、上述した構成によれば、振動センサ37により精度よくポンプ装置1に生じた振動を検出することが可能であるが、その検出結果の具体的な利用方法によっては、ポンプ装置1の異常を精度よく検出することはできない。特に異常が実際に発生した場合に加えて、異常の兆候を検出しようとした場合には、その利用方法は特に重要である。そこで、本発明においては、振動センサ37で検出した検出結果を用いて異常あるいは異常の兆候(以下、これらをまとめて単に「異常」という。)の有無を監視することが可能な、ポンプ装置及び電動機を提供することを他の目的として含むものとする。以下には、当該他の目的を達成するための構成について説明する。 However, according to the above-mentioned configuration, it is possible for the vibration sensor 37 to accurately detect vibrations occurring in the pump device 1, but depending on the specific method of using the detection results, it is not possible to accurately detect abnormalities in the pump device 1. In particular, when attempting to detect signs of abnormality in addition to when an abnormality actually occurs, the method of use is particularly important. Therefore, another object of the present invention is to provide a pump device and an electric motor that can use the detection results detected by the vibration sensor 37 to monitor for the presence or absence of abnormalities or signs of abnormality (hereinafter, these will be collectively referred to simply as "abnormalities"). The configuration for achieving this other object is described below.

図5は、本発明の一実施の形態に係るポンプ装置の部分的な機能ブロック図である。本実施の形態に係るポンプ装置1においては、インバータ基板31に、上述した振動センサ37等に加えて、さらに監視装置50を含んでいる。 Figure 5 is a partial functional block diagram of a pump device according to one embodiment of the present invention. In the pump device 1 according to this embodiment, the inverter board 31 further includes a monitoring device 50 in addition to the vibration sensor 37 described above.

監視装置50は、ポンプ装置1に異常があるかどうかを監視するための装置である。この監視装置50は、少なくとも、検出結果取得部51と、計算部52と、記憶部53と、インタフェース54と、を含むものである。これらの各構成要素は、監視装置50内の内部バスを介して相互に通信可能となっている。 The monitoring device 50 is a device for monitoring whether there is an abnormality in the pump device 1. This monitoring device 50 includes at least a detection result acquisition unit 51, a calculation unit 52, a storage unit 53, and an interface 54. Each of these components can communicate with each other via an internal bus within the monitoring device 50.

検出結果取得部51は、振動センサ37に接続されており、振動センサ37の検出結果を取得し、後述する計算部52あるいは記憶部53に検出結果のデータを転送するものである。 The detection result acquisition unit 51 is connected to the vibration sensor 37, acquires the detection result of the vibration sensor 37, and transfers the detection result data to the calculation unit 52 or memory unit 53 described below.

計算部52は、主にマイコン等の演算装置で構成され、検出結果取得部51で取得した検出結果のデータに対して周波数分析を行うものである。またこの計算部52は、必要に応じて周波数分析の結果に基づいてポンプ装置1に異常があるかどうかを判断してもよい。周波数分析の手法としては周知の方法を採用することができる。例示すれば、上記検出結果の生データを高速フーリエ変換(FFT)した結果に含まれる周波数の分布等を観測することで、振動の要因等を特定し、異常の有無を判断することができる。 The calculation unit 52 is mainly composed of an arithmetic device such as a microcomputer, and performs frequency analysis on the detection result data acquired by the detection result acquisition unit 51. The calculation unit 52 may also determine whether or not there is an abnormality in the pump device 1 based on the results of the frequency analysis as necessary. Well-known methods can be used as the frequency analysis method. For example, by observing the frequency distribution contained in the results of a fast Fourier transform (FFT) of the raw data of the detection results, it is possible to identify the cause of vibration, and determine whether or not there is an abnormality.

記憶部53は、揮発性又は不揮発性メモリといった周知の記憶媒体で構成されたものであり、計算部52を動作させるためのプログラムや計算部52での計算に必要な各種情報が格納可能なものである。また、この記憶部53には、電動機11に関連する電動機情報(例えば極数、軸受玉数、冷却ファン24の羽根枚数等)と、ポンプ10に関連するポンプ情報(例えばインペラの羽根枚数、軸受玉数等)とが記憶されている。これらの情報は、計算部52においてポンプ装置1の異常を判断する際に用いられる。 The memory unit 53 is composed of a well-known storage medium such as a volatile or non-volatile memory, and is capable of storing programs for operating the calculation unit 52 and various information necessary for calculations in the calculation unit 52. The memory unit 53 also stores motor information related to the electric motor 11 (e.g., the number of poles, the number of bearing balls, the number of blades of the cooling fan 24, etc.) and pump information related to the pump 10 (e.g., the number of impeller blades, the number of bearing balls, etc.). This information is used by the calculation unit 52 when determining whether there is an abnormality in the pump device 1.

インタフェース54は、監視装置50に対する情報等の入出力を行うためのものである。このインタフェース54としては種々の構成が採用できるが、本実施の形態においては、赤外線通信やBluetooth(登録商標)、NFCに代表される近距離無線通信を利用した通信手段を少なくとも備えており、外部装置、例えばスマートフォン、タブレット端末、モバイルPC等の携帯通信端末13との間の双方向通信を実現しているものが採用されている。これにより、例えば計算部52で計算された周波数分析結果や異常の有無の判断結果を携帯通信端末13に送信したり、携帯通信端末13からの各種要求を受信したりすることができる。なお、インタフェース54としては上述のような構成に限定されず、例えばキーボードやポインティングデバイス等の入力インタフェースと、モニタやスピーカ等の出力インタフェースとを組み合わせたものを採用することもできる。また、外部装置についても、上述した携帯通信端末13に限定されず、例えばネットワーク回線等に接続された管理サーバであってもよい。 The interface 54 is for inputting and outputting information to and from the monitoring device 50. Various configurations can be adopted for this interface 54, but in this embodiment, an interface that at least includes a communication means using short-range wireless communication such as infrared communication, Bluetooth (registered trademark), and NFC and realizes two-way communication with an external device, for example, a mobile communication terminal 13 such as a smartphone, tablet terminal, or mobile PC, is adopted. This makes it possible to transmit, for example, the frequency analysis results calculated by the calculation unit 52 and the results of determining whether or not there is an abnormality to the mobile communication terminal 13, and to receive various requests from the mobile communication terminal 13. Note that the interface 54 is not limited to the above-mentioned configuration, and can also be a combination of an input interface such as a keyboard or a pointing device and an output interface such as a monitor or a speaker. The external device is also not limited to the above-mentioned mobile communication terminal 13, and can be, for example, a management server connected to a network line.

本実施の形態に係る監視装置50においては、上述した構成に加えて、更に電動機11の駆動状態を取得するための駆動状態取得部55を含む。この駆動状態取得部55は、図5に示すように、インバータ基板31に形成されたインバータ回路やインバータ基板31上に実装されたコンデンサ35等からなるインバータ装置31Aの制御信号を取得することで、電動機11の運転周波数を含む駆動状態を特定するものである。そして、監視装置50は、計算部52における周波数分析に際し、この駆動状態取得部55で取得された電動機11の駆動状態情報を用いることで、電動機1の運転周波数を踏まえた周波数分析を行うことができ、高い分析精度を実現しているものである。 In addition to the above-mentioned configuration, the monitoring device 50 according to this embodiment further includes a drive state acquisition unit 55 for acquiring the drive state of the electric motor 11. As shown in FIG. 5, the drive state acquisition unit 55 acquires a control signal of the inverter device 31A, which is composed of an inverter circuit formed on the inverter board 31 and a capacitor 35 mounted on the inverter board 31, to identify the drive state including the operating frequency of the electric motor 11. Then, when performing frequency analysis in the calculation unit 52, the monitoring device 50 uses the drive state information of the electric motor 11 acquired by the drive state acquisition unit 55 to perform frequency analysis based on the operating frequency of the electric motor 1, thereby achieving high analysis accuracy.

上述した構成により、監視装置50は、ポンプ装置1の監視を行うことができる。この監視装置50による監視の具体的な方法の一例を説示すると、先ず事前にポンプ装置1に異常が発生してないときの振動センサ37の検出結果を複数回取得しておく。そして、計算部52において、当該検出結果と記憶部52に記憶された電動機情報及びポンプ情報とに基づいて、周波数分析を実行し、ポンプ装置1に異常が発生していないときの種々のタイミングにおける分析結果を(例えば周知の機械学習手法を用いて)学習・記憶する。その上で、ポンプ装置1を通常動作させ、振動センサ37の検出結果を逐次取得し、計算部52において同様に周波数分析を行う。そして、周波数分析の結果を予め記憶しておいたポンプ装置1に異常が発生していないときの分析結果と比較してその変化を特定することで、異常の発生の有無を特定する。 With the above-mentioned configuration, the monitoring device 50 can monitor the pump device 1. To explain an example of a specific method of monitoring by the monitoring device 50, first, the detection results of the vibration sensor 37 when no abnormality occurs in the pump device 1 are obtained multiple times in advance. Then, in the calculation unit 52, frequency analysis is performed based on the detection results and the motor information and pump information stored in the memory unit 52, and the analysis results at various timings when no abnormality occurs in the pump device 1 are learned and stored (for example, using a well-known machine learning method). Then, the pump device 1 is operated normally, the detection results of the vibration sensor 37 are sequentially obtained, and the calculation unit 52 similarly performs frequency analysis. Then, the result of the frequency analysis is compared with the analysis result when no abnormality occurs in the pump device 1 that has been stored in advance, and the presence or absence of an abnormality is identified by identifying the change.

図6は、本発明の一実施の形態に係る振動センサの周波数分析結果の一例を示す図である。図6中、符号D1で示す分析結果のグラフは、予め記憶部53に記憶された、ポンプ装置1に異常が発生していない場合における任意のタイミングでの分析結果であり、符号D2で示す分析結果のグラフは、ポンプ装置1に異常が発生している場合における同タイミングでの分析結果である。図6の例においては、両分析結果D1、D2のグラフの各周波数における振動(振幅)のレベルの分布が、相対的に横方向にシフトしていることが理解できる。計算部52では、このような分析結果の変化を特定することで、ポンプ装置1に異常が発生したことを特定することができる。 Figure 6 is a diagram showing an example of a frequency analysis result of a vibration sensor according to an embodiment of the present invention. In Figure 6, the graph of the analysis result indicated by the symbol D1 is an analysis result at an arbitrary timing when no abnormality occurs in the pump device 1, which is stored in advance in the memory unit 53, and the graph of the analysis result indicated by the symbol D2 is an analysis result at the same timing when an abnormality occurs in the pump device 1. In the example of Figure 6, it can be seen that the distribution of vibration (amplitude) levels at each frequency in the graphs of both analysis results D1 and D2 is relatively shifted horizontally. By identifying such a change in the analysis result, the calculation unit 52 can identify that an abnormality has occurred in the pump device 1.

また、図7は、本発明の一実施の形態に係る振動センサの周波数分析結果の他の例を示す図である。図7中、符号D3で示す分析結果のグラフは、予め記憶部53に記憶された、ポンプ装置1に異常が発生していない場合における(図6に示すタイミングとは異なる)任意のタイミングでの分析結果であり、符号D4で示す分析結果のグラフは、ポンプ装置1に異常が発生している場合における同タイミングでの分析結果である。図7の例においては、特定の周波数において分析結果D3よりも分析結果D4の方が振動のレベルが大きくなっていることが理解できる。計算部52では、このような分析結果の変化をも特定することで、ポンプ装置1に異常が発生したことを特定することができる。そして、計算部52における特定結果あるいは図6又は図7に示す分析結果を、インタフェース54を用いて携帯通信端末13に送信することで、ポンプ装置1を管理するユーザ等に異常の発生を報知することが可能となる。 Also, FIG. 7 is a diagram showing another example of the frequency analysis result of the vibration sensor according to one embodiment of the present invention. In FIG. 7, the graph of the analysis result indicated by the symbol D3 is the analysis result at an arbitrary timing (different from the timing shown in FIG. 6) when no abnormality occurs in the pump device 1, which is stored in advance in the storage unit 53, and the graph of the analysis result indicated by the symbol D4 is the analysis result at the same timing when an abnormality occurs in the pump device 1. In the example of FIG. 7, it can be seen that the vibration level is greater in the analysis result D4 than in the analysis result D3 at a specific frequency. The calculation unit 52 can identify the occurrence of an abnormality in the pump device 1 by identifying such a change in the analysis result. Then, the identification result in the calculation unit 52 or the analysis result shown in FIG. 6 or FIG. 7 is transmitted to the mobile communication terminal 13 using the interface 54, making it possible to notify the occurrence of an abnormality to the user or the like who manages the pump device 1.

振動センサ37の検出結果に基づいた異常の特定方法としては、上述した方法に限定されない。例えば、単に振動センサ37で検出した振動のレベルが、ポンプ情報及びモータ情報等に基づいて予め設定した閾値以上に大きくなった場合に、異常が発生したと特定することもできる。前記の振動のレベルとは、測定した振動データを周波数解析した結果のオーバーオール値(OA値)でもよいし、予め設定していた周波数の振動レベルでもよい。また、上述した方法によって異常を特定することに加えて、振動センサの周波数分析結果、インバータの運転周波数、記憶部53に記憶されたポンプ情報及びモータ情報等を参酌することで、異常が発生した場所を特定あるいは推定することもできる。 The method of identifying an abnormality based on the detection result of the vibration sensor 37 is not limited to the above-mentioned method. For example, it is also possible to identify that an abnormality has occurred simply when the level of vibration detected by the vibration sensor 37 becomes greater than or equal to a threshold value previously set based on pump information, motor information, etc. The vibration level may be an overall value (OA value) resulting from frequency analysis of the measured vibration data, or a vibration level of a previously set frequency. In addition to identifying an abnormality using the above-mentioned method, the location where the abnormality has occurred can also be identified or estimated by taking into account the frequency analysis result of the vibration sensor, the operating frequency of the inverter, and the pump information and motor information stored in the memory unit 53, etc.

ところで、本実施の形態に係る振動センサ37は、上述した通り精度よくポンプ装置1に生じた振動を検出することが可能であるが、その検出結果が常に異常の監視に好適なものとは限らない。詳しく言えば、電動機11の加速あるいは減速時においては、ポンプ装置1に過渡的な振動が発生しやすく、また加速及び減速時は電動機11の回転周波数が変動していることから、この時の振動センサ37の検出結果は異常の発生の有無を判断する際のデータとしてはあまり適切ではない。そこで、本実施の形態における監視装置50は、更に、駆動状態取得部55で取得した駆動状態から、電動機11が加速・減速状態であるのか、あるいは定常状態であるのかを特定し、電動機11が定常状態である場合にのみ振動センサ37による振動検出を行うようにする。このように振動検出タイミングを制御することにより、監視装置50は、常に精度の高い異常の監視を実現できるようになる。 The vibration sensor 37 according to this embodiment can detect vibrations occurring in the pump device 1 with high accuracy as described above, but the detection results are not always suitable for monitoring abnormalities. In detail, when the motor 11 accelerates or decelerates, transient vibrations are likely to occur in the pump device 1, and the rotation frequency of the motor 11 fluctuates during acceleration and deceleration, so the detection results of the vibration sensor 37 at this time are not very suitable as data for determining whether an abnormality has occurred. Therefore, the monitoring device 50 in this embodiment further specifies whether the motor 11 is in an accelerating/decelerating state or a steady state from the driving state acquired by the driving state acquisition unit 55, and performs vibration detection by the vibration sensor 37 only when the motor 11 is in a steady state. By controlling the vibration detection timing in this manner, the monitoring device 50 can always achieve highly accurate abnormality monitoring.

また、本実施の形態のように、監視装置50をインバータ基板31に設けると、インバータ基板31上で一連の監視プロセスの全てを実現することが可能となり、単独で異常の監視機能を実現した電動機を提供することができる。特に、インバータ基板31が可変速制御のみならず振動を用いた異常検知機能をも備えることで、異常を検知するための手段をポンプ装置1とは別に準備した場合にはその実行が困難であった、電動機11が特定の駆動状態である場合のみ異常検知を行うといった制御を簡単に実現することができる点において特に有利である。ただし、監視装置50は必ずしもインバータ基板31に設ける必要はなく、インバータケース32内の所定の位置に配設されていてもよいし、あるいは、監視装置50の主たる機能は携帯通信端末13に搭載し、インバータ基板31には振動センサ37の検出結果や電動機11の駆動状態等を送信するための通信機能のみを設けるようにしてもよい。 In addition, when the monitoring device 50 is provided on the inverter board 31 as in this embodiment, it is possible to realize the entire series of monitoring processes on the inverter board 31, and it is possible to provide an electric motor that realizes an abnormality monitoring function on its own. In particular, the inverter board 31 is particularly advantageous in that it can easily realize control such as detecting an abnormality only when the electric motor 11 is in a specific driving state, which was difficult to achieve when a means for detecting an abnormality was prepared separately from the pump device 1, by providing not only variable speed control but also an abnormality detection function using vibration. However, the monitoring device 50 does not necessarily have to be provided on the inverter board 31, and may be disposed at a predetermined position within the inverter case 32, or the main function of the monitoring device 50 may be installed on the mobile communication terminal 13, and the inverter board 31 may be provided with only a communication function for transmitting the detection results of the vibration sensor 37 and the driving state of the electric motor 11, etc.

以上説明した通り、上述した監視装置50をポンプ装置1の電動機11等に採用すれば、振動センサ37の検出結果を利用したポンプ装置1の異常の監視を実現することができる。 As described above, by adopting the above-mentioned monitoring device 50 to the electric motor 11 of the pump device 1, it is possible to monitor abnormalities in the pump device 1 using the detection results of the vibration sensor 37.

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本発明の技術思想に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. All such modifications are included in the technical concept of the present invention.

1 ポンプ装置
10 ポンプ
11 インバータ内蔵型電動機
12 カップリング
13 携帯通信端末
21 駆動軸
22 電動機本体
23 インバータ部
24 冷却ファン
25 ファンカバー
26 ロータ
27 ステータ
28 モータケース
29、30 軸受
31 インバータ基板
31A インバータ装置
32 インバータケース
32A インバータヒートシンク
32B インバータカバー
33 筒状壁
34 フィン
35 コンデンサ
36 電源トランス
37 振動センサ
38 電子部品
39 ネジ穴
40 ネジ
41 パワーモジュール
42 樹脂
50 監視装置
51 検出結果取得部
52 計算部
53 記憶部
54 インタフェース
55 駆動状態取得部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Pump device 10 Pump 11 Inverter-integrated motor 12 Coupling 13 Portable communication terminal 21 Drive shaft 22 Motor body 23 Inverter unit 24 Cooling fan 25 Fan cover 26 Rotor 27 Stator 28 Motor case 29, 30 Bearing 31 Inverter board 31A Inverter device 32 Inverter case 32A Inverter heat sink 32B Inverter cover 33 Cylindrical wall 34 Fin 35 Capacitor 36 Power transformer 37 Vibration sensor 38 Electronic component 39 Screw hole 40 Screw 41 Power module 42 Resin 50 Monitoring device 51 Detection result acquisition unit 52 Calculation unit 53 Memory unit 54 Interface 55 Drive state acquisition unit

Claims (10)

ポンプと;
前記ポンプと駆動軸で接続された電動機と;
前記電動機の反負荷側の端部に前記駆動軸の軸線方向に沿って固定されたインバータケースと;
前記インバータケース内にその一面が前記電動機の反負荷側の端部に対向するように固定された、前記電動機の可変速制御を行うインバータ基板と;
前記インバータ基板の前記電動機の反負荷側の端部に対向する面上に実装され、前記ポンプ及び前記電動機の少なくとも一方で発生した振動を検出する振動センサと;を備え、
前記インバータ基板は前記インバータケース内面に複数のネジを用いて固定されており、前記振動センサは、前記複数のネジのいずれかに隣接する位置に実装されている、
ポンプ装置。
A pump;
an electric motor connected to the pump by a drive shaft;
an inverter case fixed to an end of the motor on the opposite side to the load side along the axial direction of the drive shaft;
an inverter board for performing variable speed control of the motor, the inverter board being fixed in the inverter case such that one surface of the inverter board faces an end of the motor on the opposite load side;
a vibration sensor mounted on a surface of the inverter board facing an end portion of the motor on the opposite load side, the vibration sensor detecting vibrations generated in at least one of the pump and the motor;
the inverter board is fixed to the inner surface of the inverter case by a plurality of screws, and the vibration sensor is mounted at a position adjacent to any one of the plurality of screws.
Pump equipment.
ポンプと;
前記ポンプと駆動軸で接続された電動機と;
前記電動機の反負荷側の端部に前記駆動軸の軸線方向に沿って固定されたインバータケースと;
前記インバータケース内にその一面が前記電動機の反負荷側の端部に対向するように固定された、前記電動機の可変速制御を行うインバータ基板と;
前記インバータ基板の前記電動機の反負荷側の端部に対向する面上に実装され、前記ポンプ及び前記電動機の少なくとも一方で発生した振動を検出する振動センサと;を備え、
前記インバータ基板には、1乃至複数のパワーモジュールが実装されており、前記振動センサは、前記1乃至複数のパワーモジュールに隣接する位置に実装されている、
ポンプ装置。
A pump;
an electric motor connected to the pump by a drive shaft;
an inverter case fixed to an end of the motor on a counter-load side along the axial direction of the drive shaft;
an inverter board for performing variable speed control of the motor, the inverter board being fixed in the inverter case such that one surface of the inverter board faces an end of the motor on the opposite load side;
a vibration sensor mounted on a surface of the inverter board facing an end portion of the motor on the opposite load side, the vibration sensor detecting vibrations generated in at least one of the pump and the motor;
one or more power modules are mounted on the inverter board, and the vibration sensor is mounted at a position adjacent to the one or more power modules.
Pump equipment.
前記インバータケース内の前記インバータ基板は、前記インバータケース内の少なくとも一部に充填された樹脂により固定されている、
請求項1又は請求項2に記載のポンプ装置。
The inverter board in the inverter case is fixed by a resin that fills at least a part of the inverter case.
The pump device according to claim 1 or 2.
前記インバータ基板は、前記電動機の前記ポンプに接続された前記駆動軸に対して垂直に前記インバータケース内に固定されている、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のポンプ装置。
The inverter board is fixed in the inverter case perpendicular to the drive shaft connected to the pump of the electric motor.
A pump device according to any one of claims 1 to 3.
前記振動センサの出力値に基づいて前記ポンプ装置の状態を監視する監視装置を更に備え、
前記監視装置は、前記電動機に関する電動機情報と、前記ポンプに関するポンプ情報とを記憶する記憶部を備え、前記記憶部に記憶された各情報と前記振動センサの出力値に基づいて、前記ポンプ装置の状態を監視する、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のポンプ装置。
a monitoring device that monitors a state of the pump device based on an output value of the vibration sensor,
The monitoring device includes a storage unit that stores motor information related to the motor and pump information related to the pump, and monitors a state of the pump device based on the information stored in the storage unit and an output value of the vibration sensor.
A pump device according to any one of claims 1 to 4.
前記監視装置は、前記インバータ基板による前記電動機の駆動状態を取得する駆動状態取得部を更に備え、前記記憶部に記憶された各情報と前記振動センサの出力値と前記駆動状態取得部で取得した前記電動機の駆動状態情報とに基づいて、前記ポンプ装置の状態を監視する、
請求項5に記載のポンプ装置。
The monitoring device further includes a drive status acquisition unit that acquires a drive status of the electric motor by the inverter board, and monitors a state of the pump device based on each piece of information stored in the storage unit, an output value of the vibration sensor, and drive status information of the electric motor acquired by the drive status acquisition unit.
6. The pump device according to claim 5.
前記監視装置は、前記駆動状態取得部で取得した前記電動機の駆動状態が、定常状態である場合に、前記ポンプ装置の状態の監視を行う、
請求項6に記載のポンプ装置。
the monitoring device monitors the state of the pump device when the drive state of the electric motor acquired by the drive state acquisition unit is in a steady state.
7. The pump device according to claim 6.
前記監視装置は、前記インバータ基板に設けられる、
請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載のポンプ装置。
The monitoring device is provided on the inverter board.
A pump device according to any one of claims 5 to 7.
ポンプを駆動するための電動機であって、
前記ポンプの回転軸に接続された駆動軸と;
前記駆動軸を駆動させる電動機本体と;
前記電動機本体の反負荷側の端部に前記駆動軸の軸線方向に沿って固定されたインバータケースと;
前記インバータケース内にその一面が前記電動機本体の反負荷側の端部に対向するように固定された、前記電動機本体の可変速制御を行うインバータ基板と;
前記インバータ基板の前記電動機本体の反負荷側の端部に対向する面上に実装され、前記ポンプ及び前記電動機の少なくとも一方で発生した振動を検出する振動センサと;を備え、
前記インバータ基板は前記インバータケース内面に複数のネジを用いて固定されており、前記振動センサは、前記複数のネジのいずれかに隣接する位置に実装されている、
電動機。
An electric motor for driving a pump,
A drive shaft connected to a rotating shaft of the pump;
An electric motor body that drives the drive shaft;
an inverter case fixed to an end of the motor body on the opposite load side along the axial direction of the drive shaft;
an inverter board for performing variable speed control of the motor body, the inverter board being fixed in the inverter case such that one surface of the inverter board faces an end portion of the motor body on the opposite load side;
a vibration sensor mounted on a surface of the inverter board facing an end portion of the motor body on the opposite load side, the vibration sensor detecting vibrations generated in at least one of the pump and the motor;
the inverter board is fixed to the inner surface of the inverter case by a plurality of screws, and the vibration sensor is mounted at a position adjacent to any one of the plurality of screws.
Electric motor.
ポンプを駆動するための電動機であって、
前記ポンプの回転軸に接続された駆動軸と;
前記駆動軸を駆動させる電動機本体と;
前記電動機本体の反負荷側の端部に前記駆動軸の軸線方向に沿って固定されたインバータケースと;
前記インバータケース内にその一面が前記電動機本体の反負荷側の端部に対向するように固定された、前記電動機本体の可変速制御を行うインバータ基板と;
前記インバータ基板の前記電動機本体の反負荷側の端部に対向する面上に実装され、前記ポンプ及び前記電動機の少なくとも一方で発生した振動を検出する振動センサと;を備え、
前記インバータ基板には、1乃至複数のパワーモジュールが実装されており、前記振動センサは、前記1乃至複数のパワーモジュールに隣接する位置に実装されている、
電動機。
An electric motor for driving a pump,
A drive shaft connected to a rotating shaft of the pump;
An electric motor body that drives the drive shaft;
an inverter case fixed to an end of the motor body on the opposite load side along the axial direction of the drive shaft;
an inverter board for performing variable speed control of the motor body, the inverter board being fixed in the inverter case such that one surface of the inverter board faces an end portion of the motor body on the opposite load side;
a vibration sensor mounted on a surface of the inverter board facing an end portion of the motor body on the opposite load side, the vibration sensor detecting vibrations generated in at least one of the pump and the motor;
one or more power modules are mounted on the inverter board, and the vibration sensor is mounted at a position adjacent to the one or more power modules.
Electric motor.
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