(57)【要約】【課題】モータ及び発電機にセンサを直接搭載しなくても、簡単な計算によってモータ及び発電機等の回転体の回転数を検出することが出来るものを提供することを目的とする。【解決手段】回転数検出装置が、モータ／発電機の回転数を検出する回転数検出装置であって、モータ／発電機の入力または／及び出力電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した電圧に基づいてモータ／発電機の回転数を算出する回転数演算部とを、具備する。【選択図】図１
2010175400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ／発電機の回転数を検出する回転数検出装置であって、
前記モータ／発電機の入力または／及び出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電圧に基づいて前記モータ／発電機の回転数を算出する回転数演算部とを、
具備することを特徴とする回転数検出装置。
【請求項２】
前記モータ／発電機が負荷に接続された発電機である場合に、
前記モータ／発電機が前記負荷へ出力する負荷駆動電流を検出する電流検出部を具備し、
前記回転数演算部は、前記電圧検出部が検出した負荷駆動電圧と、電流検出部が検出した負荷駆動電流とに基づいて前記モータ／発電機の回転数を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転数検出装置。
【請求項３】
前記モータ／発電機がモータである場合に、
前記モータ／発電機へ供給されるモータ駆動電流を検出する電流検出部を具備し、
前記回転数演算部は、前記電圧検出部が検出した前記モータ／発電機の入力電圧と、前記電流検出部が検出したモータ駆動電流とに基づいて前記モータ／発電機の回転数を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転数検出装置。
【請求項４】
前記電圧検出部は、モータ／発電機の２つ以上の相巻線の入力または／及び出力電圧を検出し、
前記回転数演算部は、前記電圧検出部が検出した２つ以上の相巻線の入力または／及び出力電圧の線間電圧を算出し、当該線間電圧に基づいてモータ／発電機の回転数を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転数検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転数検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、パルスピックアップを用いなくても精度よく回転数を検出することができる回転検出方法が開示されている。
この回転検出方法では、発電機の相電圧を検出し、その瞬時値を例えば電気角３０°でサンプリングし、ｎ番目の周期の電圧波形の最初のゼロクロス点から第１番目のサンプリング時刻ｔ１までの時間ｔ２と、前記時刻ｔ１からｎ＋１番目の周期の電圧波形の最終番目のサンプリング時刻ｔ２４までの時間ｔ２４−ｔ１と、前記時刻ｔ２４からｎ＋２番目の電圧波形の最初のゼロクロス点までの時間ｔ２４１とを合計することよって２周期分の時間２Ｔを求め、前記２Ｔより回転数（＝１／Ｔ）を求める。
【０００３】
また、特許文献２には、ターボ装置の大きさに関係なく用いることができ、回転子の回転バランスの再調整が不要な回転検出装置および方法が開示されている。
この回転検出装置は、回転軸周りに回転する回転子と、その回転子を収容するケースを具備し、ターボ装置の回転子のタービン羽根の通過による圧力変動に応答して信号を出力する圧力検知手段と、該圧力検知手段からの信号を周波数解析して該信号の周波数成分から基本周波数を測定する測定手段とを備えている。また、変形例として、タービン羽根と圧力検知手段ではなく、その回転子に施されかつ当該回転子と共に回転する指指標手段と、その指標手段に応答して信号を出力する検知手段とを具備する回転検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１９５５２９号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１の発明では、発電機の相電圧を検出し、その後に当該相電圧をサンプリングし、相電圧のゼロクロス点と、サンプリングした相電圧のサンプリング時刻をパラメータとして発電機の回転数を計算している。しかしながら、この発明では、計算方法が複雑である為に計算における制御負荷が高くなると共に計算に時間を要する為に回転数の検出に時間遅れが生じてしまう可能性がある。また、特許文献２の発明では、ターボ装置の回転子に、圧力検出手段または指標手段を設け、この圧力検出手段または指標手段の検出結果に基づいて回転数を検出している。しかしながら、モータ及び発電機等の回転体として高速に回転するものまたは劣悪な環境下で使用されるもの等様々なものが存在し、このような回転体では、自身に圧力検出手段または指標手段等のセンサを設けることが大変困難である。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、モータ及び発電機にセンサを直接搭載しなくても、簡単な計算によってモータ及び発電機等の回転体の回転数を検出することが出来るものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、回転数検出装置に係る第１の解決手段として、モータ／発電機の回転数を検出する回転数検出装置であって、前記モータ／発電機の入力または／及び出力電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出した電圧に基づいて前記モータ／発電機の回転数を算出する回転数演算部とを、具備するという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、回転数検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記モータ／発電機が負荷に接続された発電機である場合に、前記モータ／発電機が前記負荷へ出力する負荷駆動電流を検出する電流検出部を具備し、前記回転数演算部は、前記電圧検出部が検出した負荷駆動電圧と、電流検出部が検出した負荷駆動電流とに基づいて前記モータ／発電機の回転数を算出するという手段を採用する。
【０００９】
本発明では、回転数検出装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記モータ／発電機がモータである場合に、前記モータ／発電機へ供給されるモータ駆動電流を検出する電流検出部を具備し、前記回転数演算部は、前記電圧検出部が検出した前記モータ／発電機の入力電圧と、前記電流検出部が検出したモータ駆動電流とに基づいて前記モータ／発電機の回転数を算出するという手段を採用する。
【００１０】
本発明では、回転数検出装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、前記電圧検出部は、モータ／発電機の２つ以上の相巻線の入力または／及び出力電圧を検出し、前記回転数演算部は、前記電圧検出部が検出した２つ以上の相巻線の入力または／及び出力電圧の線間電圧を算出し、当該線間電圧に基づいてモータ／発電機の回転数を算出するという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転数検出装置が、モータ／発電機の回転数を検出する回転数検出装置であって、モータ／発電機の入力または／及び出力電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部が検出した電圧に基づいてモータ／発電機の回転数を算出する回転数演算部とを、具備する。このように、回転数検出装置では、電圧検出部が検出した電圧に基づいてモータ／発電機の回転数を算出する為、モータ／発電機に回転数センサを直接搭載する必要がなく、さらに従来よりも簡単な計算によってモータ／発電機の回転数を検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転数検出装置Ａ１の機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る回転数検出装置Ａ１の回転数検出テーブルＴ１を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る回転数検出装置Ａ１の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る回転数検出装置Ａ２の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態に係る回転数検出装置Ａ１の機能構成について、図１を参照して、説明する。図１は、第１実施形態に係る回転数検出装置Ａ１の機能ブロック図である。
【００１４】
回転数検出装置Ａ１は、タービン発電機Ｂ１が負荷Ｃ１へ出力する負荷駆動電圧及び負荷駆動電流に基づいてタービン発電機Ｂ１の回転数を検出するものである。なお、タービン発電機Ｂ１は、ロータに永久磁石を用いた永久磁石型同期発電機がタービン駆動されることによってＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相電力を生成し、当該負荷駆動電力を負荷Ｃ１へ供給する。
【００１５】
そして、回転数検出装置Ａ１は、図１に示すように、Ｕ相出力電圧検出部１、Ｕ相出力電流検出部２及び回転数演算部３から構成されている。
Ｕ相出力電圧検出部１は、タービン発電機Ｂ１のＵ相巻線と負荷Ｃ１とを接続するＵ相駆動信号線に設けられており、タービン発電機Ｂ１から負荷Ｃ１へ流れるＵ相負荷駆動電圧Ｖｕを検出し、当該Ｕ相負荷駆動電圧Ｖｕを回転数演算部３へ出力する。
Ｕ相出力電流検出部２は、Ｕ相出力電圧検出部１と同様にＵ相駆動信号線に設けられており、タービン発電機Ｂ１から負荷Ｃ１へ流れるＵ相負荷駆動電流Ｉｕを検出し、当該Ｕ相負荷駆動電流Ｉｕを回転数演算部３へ出力する。
【００１６】
回転数演算部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成され、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム及び回転数検出テーブルＴ１と、Ｕ相出力電圧検出部１から入力されるＵ相負荷駆動電圧Ｖｕ及びＵ相出力電流検出部２から入力されるＵ相負荷駆動電流Ｉｕに基づいてタービン発電機Ｂ１の回転数周波数Ｒを算出する。
【００１７】
図２は、上記回転数検出テーブルＴ１を示す模式図である。回転数検出テーブルＴ１は、図２に示すように、Ｕ相負荷駆動電圧Ｖｕ（Ｖ１〜Ｖｍ）及びＵ相負荷駆動電流Ｉｕ（Ｉ１〜Ｉｎ）に応じた回転周波数Ｒ（Ｒ１１〜Ｒｍｎ）が登録されたデータテーブルである。Ｕ相負荷駆動電圧Ｖｕと回転周波数Ｒとには相関関係が存在する。そして、そのＵ相負荷駆動電圧ＶｕとＵ相負荷駆動電流Ｉｕとの組み合わせに応じて測定された回転周波数Ｒが、回転数検出テーブルＴ１に登録されている。
【００１８】
次に、このように構成された回転数検出装置Ａ１の動作について、図３を参照して詳しく説明する。図３は、第１実施形態に係る回転数検出装置Ａ１の動作を示すフローチャートである。
回転数検出装置Ａ１では、タービン発電機Ｂ１が負荷Ｃ１へ電力を供給すると、Ｕ相出力電圧検出部１が、Ｕ相負荷駆動電圧Ｖｕを検出し、このＵ相負荷駆動電圧Ｖｕを回転数演算部３へ出力し、さらにＵ相出力電流検出部２が、Ｕ相負荷駆動電流Ｉｕを検出し、このＵ相負荷駆動電流Ｉｕを回転数演算部３へ出力する（ステップＳ１）。
回転数演算部３は、Ｕ相出力電圧検出部１から入力されるＵ相負荷駆動電圧Ｖｕと、Ｕ相出力電流検出部２から入力されるＵ相負荷駆動電流Ｉｕと、回転数検出テーブルＴ１とに基づいて、回転周波数Ｒを算出する（ステップＳ２）。
【００１９】
以上のように、第１実施形態によれば、回転数演算部３が、Ｕ相負荷駆動電圧ＶｕとＵ相負荷駆動電流Ｉｕとに基づいて、回転数検出テーブルＴ１から、回転周波数Ｒを算出する。このように、回転数検出装置Ａ１では、Ｕ相負荷駆動電圧ＶｕとＵ相負荷駆動電流Ｉｕとに基づいて、上記回転数検出テーブルＴ１から回転周波数Ｒを割り出す為、タービン発電機Ｂ１に回転数センサを直接搭載する必要がなく、さらに従来よりも簡単な計算によってタービン発電機Ｂ１の回転数を検出することが出来る。
【００２０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記第１実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第１実施形態では、回転数演算部３が、Ｕ相出力電圧検出部１が検出したＵ相負荷駆動電圧Ｖｕに基づいて、タービン発電機Ｂ１の回転数を検出したが、本発明ではこれに限定されない。
例えば、回転数検出装置Ａ１にＵ相出力電圧検出部１と共にＶ相出力電圧検出部を設け、回転数演算部３が、Ｕ相負荷駆動電圧Ｖｕと、Ｖ相出力電圧検出部が検出するＶ相負荷駆動電圧ＶｖからＵ−Ｖ間線間電圧Ｖｕｖを算出し、Ｕ−Ｖ間線間電圧Ｖｕｖに応じた回転周波数が登録された回転数検出テーブルＴ１とＵ−Ｖ間線間電圧Ｖｕｖとから回転周波数Ｒを算出するようにする。
【００２１】
また、Ｕ相出力電圧検出部１及びＶ相出力電圧検出部に限定されず、Ｗ相出力電圧検出部を含めた３種類の検出部の中のいずれか２つを回転数検出装置Ａ１に設け、回転数演算部３が、その２つの検出部が検出した２種類の負荷駆動電圧から線間電圧を算出するようにしてもよい。
さらに、Ｖ相負荷駆動電圧Ｖｖまたは／及びＷ相負荷駆動電圧Ｖｗに基づいて、回転数演算部３が、回転数検出テーブルＴ１からタービン発電機Ｂ１の回転周波数Ｒを算出するようにしてもよい。
【００２２】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る回転数検出装置Ａ２の機能構成について、図４を参照して、説明する。図４は、第２実施形態に係る回転数検出装置Ａ２の機能ブロック図である。
回転数検出装置Ａ２は、モータＢ２の入力電圧及びインバータＣ２がモータＢ２へ出力するモータ駆動電流に基づいてモータＢ２の回転数を検出するものである。
【００２３】
なお、モータＢ２は、高速回転や構造・環境条件等による制約で回転計が設置できないような永久磁石同期モータである。また、インバータＣ２は、図示しない直流電源から供給される直流電力をスイッチングすることにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相のモータ駆動電力を生成し、当該モータ駆動電力をモータＢ２へ供給する。
【００２４】
そして、回転数検出装置Ａ１は、図１に示すように、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１、Ｕ相モータ駆動電流検出部１２及び回転数演算部１３から構成されている。
Ｕ相モータ入力電圧検出部１１は、モータＢ２のＵ相巻線とインバータＣ２とを接続するＵ相駆動動力線に設けられており、Ｕ相モータ入力電圧Ｖｕ２を回転数演算部１３へ出力する。
Ｕ相モータ駆動電流検出部１２は、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１と同様にＵ相駆動動力線に設けられており、インバータＣ２からモータＢ２へ流れるＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２を検出し、当該Ｕ相モータ駆動電流Ｉｕ２を回転数演算部１３へ出力する。
【００２５】
回転数演算部１３は、第１実施形態の回転数演算部３と同様にＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどから構成されており、上記ＲＯＭに記憶されている制御プログラム及び回転数検出テーブルＴ２と、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１から入力されるＵ相モータ入力電圧Ｖｕ２及びＵ相モータ駆動電流検出部１２から入力されるＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２に基づいてモータＢ２の回転周波数Ｒを算出する。回転数検出テーブルＴ２には、回転周波数Ｒとの間に相関関係が存在するＵ相モータ入力電圧Ｖｕ２とＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２との組み合わせに応じて測定された回転周波数Ｒが、登録されている。
【００２６】
次に、このように構成された回転数検出装置Ａ２の動作について、説明する。
回転数検出装置Ａ２では、インバータＣ２がモータＢ２へ電力を供給すると、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１が、Ｕ相モータ入力電圧Ｖｕ２を検出し、このＵ相モータ入力電圧Ｖｕ２を回転数演算部１３へ出力し、さらにＵ相モータ駆動電流検出部１２が、Ｕ相モータ駆動電流Ｉｕ２を検出し、このＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２を回転数演算部１３へ出力する。
そして、回転数演算部１３は、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１から入力されるＵ相モータ入力電圧Ｖｕ２と、Ｕ相モータ駆動電流検出部１２から入力されるＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２と、回転数検出テーブルＴ２とに基づいて、モータＢ２の回転周波数Ｒを算出する。
【００２７】
以上のように、第２実施形態によれば、回転数演算部１３が、Ｕ相モータ入力電圧Ｖｕ２とＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２とに基づいて、回転数検出テーブルＴ２から、回転周波数Ｒを算出する。このように、回転数検出装置Ａ２では、Ｕ相モータ入力電圧Ｖｕ２とＵ相モータ駆動電流Ｉｕ２とに基づいて、上記回転数検出テーブルＴ２から回転周波数Ｒを割り出す為、モータＢ２に回転数センサを搭載する必要がなく、さらに従来よりも簡単な計算によってモータＢ２の回転数を検出することが出来る。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記第２実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第２実施形態では、回転数演算部１３が、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１が検出したＵ相モータ入力電圧Ｖｕ２に基づいて、モータＢ２の回転数を検出したが、本発明ではこれに限定されない。
例えば、回転数検出装置Ａ２にＵ相モータ入力電圧検出部１１と共にＶ相モータ入力電圧検出部を設け、回転数演算部１３が、Ｕ相モータ入力電圧Ｖｕ２と、Ｖ相モータ入力電圧検出部が検出するＶ相モータ入力電圧Ｖｖ２からＵ−Ｖ間線間電圧Ｖｕｖ２を算出し、Ｕ−Ｖ間線間電圧Ｖｕｖ２に応じた回転周波数Ｒが登録された回転数検出テーブルＴ２とＵ−Ｖ間線間電圧Ｖｕｖとから回転周波数Ｒを算出するようにする。
【００２９】
また、Ｕ相モータ入力電圧検出部１１及びＶ相モータ入力電圧検出部に限定されず、Ｗ相モータ入力電圧検出部を含めた３種類の検出部の中のいずれか２つを回転数検出装置Ａ２に設け、回転数演算部１３が、その２つの検出部が検出した２種類のモータ入力電圧から線間電圧を算出するようにしてもよい。
さらに、Ｖ相モータ入力電圧Ｖｖ２または／及びＷ相モータ入力電圧Ｖｗ２に基づいて、回転数演算部３が、回転数検出テーブルＴ２からモータＢ２の回転周波数Ｒを検出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ１，Ａ２…回転数検出装置、Ｂ１…タービン発電機、Ｃ１…負荷、Ｂ２…モータ、Ｃ２…インバータ、１…Ｕ相出力電圧検出部、２…Ｕ相出力電流検出部、３，１３…回転数演算部、１１…Ｕ相モータ入力電圧検出部、１２…Ｕ相モータ駆動電流検出部
【図１】
2010175400.tif 000003
【図２】
2010175400.tif 000004
【図３】
2010175400.tif 000005
【図４】
2010175400.tif 000006