(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレス交流発電機と、該ブラシレス交流発電機に直結された交流励磁機と、前記ブラシレス交流発電機の回転子に取り付けられ、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流して前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線へ供給する整流装置と、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を計測する界磁巻線温度計測手段とを備えたブラシレス交流発電装置において、
前記界磁巻線温度計測手段は、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の両端にかかる界磁電圧を計測する電圧計測装置と、前記交流励磁機の界磁巻線に流れる励磁電流を計測する電流計測装置と、前記電圧計測装置及び電流計測装置にて計測された計測信号値より前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を演算して求める界磁巻線温度演算装置とを備えていることを特徴とするブラシレス交流発電装置。
【請求項２】
ブラシレス交流発電機と、該ブラシレス交流発電機に直結された交流励磁機と、該交流励磁機若しくは前記ブラシレス交流発電機の回転子に取り付けられ、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流して前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線へ供給する整流装置と、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を計測する界磁巻線温度計測手段とを備えたブラシレス交流発電装置において、
前記界磁巻線温度計測手段は、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の両端にかかる界磁電圧を計測する電圧計測装置と、前記交流励磁機の界磁巻線に流れる励磁電流を計測する電流計測装置と、前記電圧計測装置及び電流計測装置にて計測された計測信号値より前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線抵抗を求めると共に、このブラシレス交流発電機の界磁巻線抵抗の温度特性より前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を演算して求める界磁巻線温度演算装置とを備えていることを特徴とするブラシレス交流発電装置。
【請求項３】
前記電圧計測装置の計測部が前記ブラシレス交流発電機の固定部側に設けられると共に、前記ブラシレス交流発電機の回転部分に設けられたスリップリングを介して前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧を計測するようにしたものである請求項１又は２記載のブラシレス交流発電装置。
【請求項４】
ブラシレス交流発電機と交流励磁機とが直結され、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流して前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線に供給するようにした発電装置の前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度を測定するブラシレス交流発電装置の界磁巻線温度測定方法において、
前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度は、前記交流励磁機の界磁巻線に流れる励磁電流値と、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の両端にかかる界磁電圧値とから演算することにより測定されることを特徴とするブラシレス交流発電装置の界磁巻線温度測定方法。
【請求項５】
ブラシレス交流発電機と交流励磁機とが直結され、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流して前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線に供給するようにした発電装置の前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度を測定するブラシレス交流発電装置の界磁巻線温度測定方法において、
前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度は、前記交流励磁機の界磁巻線に流れる励磁電流値と、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の両端にかかる界磁電圧値とから前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線の抵抗を求め、この抵抗の温度特性よりブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度を演算することにより測定されることを特徴とするブラシレス交流発電装置の界磁巻線温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシレス交流発電装置及びその界磁巻線の温度測定方法に係わり、特に界磁巻線の温度を計測する手段が、ブラシレス交流発電機の界磁電圧および励磁電流値より界磁巻線の温度を演算計測するように形成されているブラシレス交流発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に採用されているこの種のブラシレス交流発電装置は、ブラシレス交流発電機とこのブラシレス交流発電機を励磁する交流励磁機とが直結され、この交流励磁機にて発生した交流出力を回転子に設けられている整流装置を介して，すなわち交流出力を直流に変換してブラシレス交流発電機の界磁巻線へ供給するように形成されている。
【０００３】
この場合、ブラシレス交流発電機には、界磁巻線保護の関係から、ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を観測しているのが普通であり、この界磁巻線温度の計測手段として、界磁巻線部に温度センサを設けたり、また最近においては、ブラシレス交流発電機の界磁電圧や励磁電流値から、界磁巻線の温度を演算計測するようにしている。
【０００４】
この種の巻線温度測定装置，すなわち電圧および電流を測定してこれらの値を関数として演算により巻線温度を計測する装置においては、ブラシレス交流発電装置の場合、界磁巻線が回転子側に設けられていることから、その計測信号を固定子側に引き出すために種々の方法や装置が考えられている。この計測電圧や電流信号を固定側に引き出す手段として一般に知られているものとしては、例えば回転子と固定子間にピックアップコイルを設けておき、このピックアップコイルにより回転子側の計測信号を固定子側に導き、これらの信号から温度を演算するようにしたり、また最も簡単なものとしては、回転子側にはスリップリングを、また固定子側にはブラシを設けておき、このスリップリングおよびブラシにより回転子側の計測信号を固定子側に導くようにしたもの、さらには回転変圧器または補助発電機を用いて界磁電流や界磁電圧を計測し、界磁巻線温度を測定するようにしたものなどがある。
【０００５】
なお、この種の温度測定に関連するものとしては、例えば特開平５−３４４６８５号公報や特開昭５３−２８２１２号公報などが挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成されているブラシレス交流発電機の界磁巻線温度測定装置であると、例えばブラシレス交流発電機界磁電流・電圧を測定するためにスリップリングを介して行うようにしたものの場合には、回転子に数多くのスリップリングおよびブラシが設けられることから、その周辺の構成が複雑になり、特にブラシレス方式にした意味がなくなる嫌いがあり、また、ピックアップコイルあるいは回転変圧器または補助発電機を用いて界磁電流や界磁電圧を計測するものにおいても、これらの装置を設けるために回転子の構成が複雑になり、かつ回転子の体格が増大する恐れがあった。
【０００７】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、回転子やその周囲の構成を複雑にすることなく，すなわち構成を簡単にして界磁巻線の温度を測定することが可能なこの種のブラシレス交流発電装置および界磁巻線温度測定方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ブラシレス交流発電機とこのブラシレス交流発電機に直結された交流励磁機と、前記ブラシレス交流発電機の回転子に取り付けられ、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流し前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線へ供給する整流装置と、前記交流発電機の界磁巻線温度を計測する界磁巻線温度計測手段とを備え、前記界磁巻線温度計測手段が、前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧および励磁電流値より界磁巻線の温度を演算計測するように形成されているブラシレス交流発電装置において、前記界磁巻線の温度を計測する手段を、前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧を計測する電圧計測装置と、前記交流励磁機へ供給される電流を計測する電流計測装置と、この電流計測装置および前記電圧計測用装置にて計測された計測信号値より前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を演算する界磁巻線温度演算装置とを備えるように構成し所期の目的を達成するようにしたものである。
【０００９】
また本発明は、ブラシレス交流発電機とこのブラシレス交流発電機に直結された交流励磁機と、この交流励磁機若しくはブラシレス交流発電機の回転子に取り付けられ、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流し前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線へ供給する整流装置と、前記交流発電機の界磁巻線温度を計測する界磁巻線温度計測手段とを備え、前記界磁巻線温度計測手段が、前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧および励磁電流値より界磁巻線の温度を演算計測するように形成されているブラシレス交流発電装置において、前記界磁巻線の温度を計測する手段を、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線に印加される界磁電圧を計測する電圧計測装置と、前記交流励磁機の励磁側巻線の電流を計測する電流計測装置と、前記電流計測装置および前記電圧計測用装置にて計測された計測信号値より巻線の抵抗を求めるとともに、この抵抗の温度特性より、前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を演算する界磁巻線温度演算装置とを備えるようにしたものである。
【００１０】
また本発明は、ブラシレス交流発電機と交流励磁機とが直結され、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流して前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線に供給するようにした発電装置であって、そのブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度を、前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧および励磁電流値より演算計測するようにしたブラシレス交流発電装置の界磁巻線温度測定方法において、前記界磁巻線温度の計測を、前記交流励磁機へ流入する電流値と前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧値とから演算し計測するようにしたものである。
【００１１】
また、ブラシレス交流発電機と交流励磁機とが直結され、前記交流励磁機にて発生した交流出力を整流して前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線に供給するようにした発電装置であって、そのブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度を、前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧および励磁電流値より演算計測するようにしたブラシレス交流発電装置の界磁巻線温度測定方法において、前記界磁巻線温度の計測に際し、前記交流励磁機へ流入する電流値と前記ブラシレス交流発電機の界磁電圧値とからブラシレス交流発電機の界磁巻線の抵抗を求め、この抵抗の温度特性より界磁巻線の温度を演算するようにしたものである。
【００１２】
すなわちこのように形成されたブラシレス交流発電装置であると、ブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度を計測する手段が、ブラシレス交流発電機の界磁電圧を計測する電圧計測装置と、交流励磁機へ供給される電流を計測する電流計測装置と、この電流計測装置および前記電圧計測用装置にて計測された計測信号値より界磁巻線温度を演算する界磁巻線温度演算装置とを備えるように構成されているので、界磁巻線温度を演算するための電流値の計測は、交流励磁機へ供給される電流が計測されるように形成されているので、すなわち交流励磁機へ供給される電流の計測は、固定子側から可能であることから、回転子側からの信号引出は界磁電圧だけでよく、したがって特に数多くのスリップリングやピックアップコイルまた回転変圧器などを設ける必要がなく、したがって回転子やその周囲の構成を複雑にすることなく、界磁巻線の温度を測定することが可能となるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはそのブラシレス交流発電装置が系統図（回路構成図）で示されている。１がブラシレス交流発電機であり、１ａがその界磁巻線、４が交流励磁機、４ａがその界磁巻線である。なお、３は回転部分（回転子）に設けられている回転整流器であり、６は自動電圧調整装置である。
【００１４】
この図に示されているように、ブラシレス交流発電装置の構成は、交流励磁機４の回転子側の電機子４ｂと回転整流装置３をブラシレス交流発電機１の回転子軸上に取り付けたもので、特にブラシやスリップリングなどを介さないで励磁電力を交流励磁機４からブラシレス交流発電機１の界磁巻線１ａに供給できるように構成されている。なお、この場合ブラシレス交流発電機１の電圧Ｖfgenが出力される原理は次の通りである。
【００１５】
交流励磁機へ供給される励磁電流は、整流素子５を介して自動電圧調整装置６で制御される。その電源は励磁変圧器ＥｘＴｒ（図示なし）を経由してとるようにしている。交流励磁機４の固定子側の交流励磁機界磁巻線４ａは、自動電圧調整装置６に接続され、交流励磁機界磁巻線４ａに励磁電流Ｉfexが流れると界磁鉄心部に磁束が生じ、交流励磁機４の電機子巻線４ｂに誘導電圧が生じる。この結果、交流励磁機４の電機子巻線４ｂに生じた３相交流電流は、回転子上に取り付けた回転整流装置３で整流されて直流電流となり、ブラシレス交流発電機界磁電流Ｉfgenがブラシレス交流発電機界磁巻線１ａに流れる。
【００１６】
ブラシレス交流発電機１の界磁巻線１ａに電流が流れるとブラシレス交流発電機１の界磁鉄心部に磁束が生じ、その結果としてブラシレス交流発電機１の電機子巻線１ｂに誘導電圧が生じる。これがブラシレス交流発電機出力電圧Ｖfgenとなる。
【００１７】
本発明における界磁巻線の温度測定は、計測用装置から求めたブラシレス交流発電機出力電圧Ｖfgenと交流励磁電流Ｉfexを測定し、これを界磁巻線温度演算部７で演算するものである。すなわち、界磁巻線の温度を計測する手段が、ブラシレス交流発電機の界磁電圧を計測する電圧計測装置２と、交流励磁機へ供給される電流を計測する電流計測装置８と、この電流計測装置および前記電圧計測用装置にて計測された計測信号値より前記ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を演算する界磁巻線温度演算部７とを備えている。
【００１８】
次に、ブラシレス交流発電機の界磁巻線の温度測定について説明する。交流励磁機に供給される界磁電流を測定する界磁電流計測装置８は、交流励磁機の界磁巻線４ａに直列に接続され、界磁巻線４ａに流れる励磁電流Ｉfexを測定する。ブラシレス交流発電機の界磁電圧を測定する計測装置２は、ブラシレス交流発電機の界磁巻線１ａに並列に接続され、界磁巻線１ａの両端にかかる界磁電圧を測定する。
【００１９】
界磁巻線温度演算部７は、交流励磁機に供給される界磁電流を測定する界磁電流計測装置８と、ブラシレス交流発電機の界磁電圧を測定する計測装置２と、測定結果を伝達する信号線で接続され、これらの信号から演算によりブラシレス交流発電機の界磁巻線温度が求められる。
【００２０】
このようにブラシレス交流発電機の界磁電圧Ｖfgenを計測し、ブラシレス交流発電機の界磁電流Ｉfgenと合わせ、ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度Ｔを構成を簡単にして求めることができるのである。すなわち、ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度を求めるための電流の計測は、固定子側から可能であることから、回転子側からの信号引出は界磁電圧だけでよく、特に数多くのスリップリングやピックアップコイルまた回転変圧器などを設ける必要がなく、したがって回転子やその周囲の構成を複雑にすることなく，界磁巻線の温度を測定することが可能となるのである。
【００２１】
図２は、ブラシレス交流発電機の界磁巻線温度測定方法を説明するためのもの、すなわち界磁巻線温度演算部７の温度計算方法を示すブロック図で、手順１から４の順序で行われる。すなわち、手順１でブラシレス交流発電機界磁電圧Ｖfgenの測定が行われ、手順２で励磁電流Ｉfexの測定が行われる。なお、界磁巻線温度の演算は、界磁電流Ｉfgenと界磁電圧Ｖfgenとの関係から求められるもので、演算に際しては、界磁電流Ｉfexからブラシレス交流発電機界磁電流Ｉfgenを算出することが必要になる。
【００２２】
この界磁電流Ｉfgenは、まず、ブラシレス交流発電機の電機子電圧・電流・力率ｃｏｓφおよび、工場実測値の無負荷定格電圧時界磁電流Ｉｆ１、三相短絡定格電流時界磁電流Ｉｆ２を用いて以下の式により算出する。
【００２３】
【数１】
0003540730.tif 000002
【００２４】
手順３はブラシレス交流発電機界磁巻線抵抗ＲｆＴ（＝Ｖfgen／Ｉfgen）を算出する方法である。
【００２５】
手順４は界磁巻線抵抗ＲｆＴと温度Ｔの関係を求める方法である。
【００２６】
【数２】
0003540730.tif 000003
【００２７】
図３および図４は、前述した実施例のブラシレス交流発電機界磁巻線温度測定システムにおいて、ブラシレス交流発電機界磁電圧Ｖfgenを計測する装置として計測用装置２の代わりにスリップリングSrgによる計測装置２'を用いている場合のシステムである。なお図４は、この場合の界磁巻線温度演算部７の温度計算方法を示すブロック図で、ブロック図の中身については前述実施例と同じであるので説明は省略する。このような測定方法であっても構成を簡単にして温度の測定が可能である。
【００２８】
以上説明してきたように、本発明のブラシレス交流発電装置であると、計測用装置またはスリップリングを用いた計測装置によりブラシレス交流発電機の界磁電圧を測定し、励磁機電流よりブラシレス交流発電機界磁電流を推定してブラシレス交流発電機界磁巻線抵抗を算出することでブラシレス交流発電機界磁巻線温度を測定できるので、構成が簡単で、ブラシレス交流発電機界磁巻線温度を正確に推定できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、回転子やその周囲の構成を複雑にすることなく、すなわち、簡単な構成で界磁巻線の温度を測定することが可能なこの種のブラシレス交流発電装置および界磁巻線温度測定方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブラシレス交流発電装置の一実施例を示す系統図である。
【図２】図１における界磁巻線温度演算部７の温度計算方法を示すブロック図である。
【図３】本発明のブラシレス交流発電装置の他の実施例を示す系統図である。
【図４】図３における界磁巻線温度演算部７の温度計算方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ブラシレス交流発電機、１ａ…ブラシレス交流発電機界磁巻線、１ｂ…ブラシレス交流発電機電機子巻線、２…界磁電圧計測用装置、２’…スリップリングによる計測用装置、３…回転整流器、４…交流励磁機、４ａ…交流励磁機界磁巻線、４ｂ…交流励磁機電機子巻線、５…整流素子、６…自動電圧調整装置、７…界磁巻線温度演算部、８…界磁電流計測装置。
【図１】
0003540730.tif 000004
【図２】
0003540730.tif 000005
【図３】
0003540730.tif 000006
【図４】
0003540730.tif 000007