(57)【要約】【課題】  同期発電機の回転電機子に設けられる温度センサや振動センサ等の各種検出器に、簡単な構成で、かつ、特別な保守も必要とせずに電源供給を行うことができる検出器用電源を有する同期発電機を提供する。【解決手段】  同期発電機の回転電機子３４に設けられて一体回転する検出器に電源供給を行うための検出器用電源を有する同期発電機であって、前記回転電機子の界磁巻線２１に並列に、前記検出器の電源となる安定化電源（レギュレータ）４６を設け、該安定化電源によって所定電圧に制御して温度センサ２４等の検出器に給電する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期発電機の回転電機子に設けられて一体回転する検出器に電源供給を行うための検出器用電源を有する同期発電機であって、前記回転電機子の界磁巻線に並列に、前記検出器の電源となる安定化電源を設けたことを特徴とする同期発電機。
【請求項２】
前記検出器は、前記界磁巻線の温度を直接測定する温度測定手段であることを特徴とする請求項１記載の同期発電機。
【請求項３】
前記検出器は、前記同期発電機のシャフト又は冷却ファンに発生する応力を測定する応力測定手段であることを特徴とする請求項１記載の同期発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期発電機に関し、詳しくは、界磁巻線に供給する電流を調整するための自動電圧調整器を備えた同期発電機の回転電機子に各種検出器を取り付ける際に、検出器への電源供給を行うための検出器用電源を備えた同期発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等で同期発電機を駆動する可搬式のエンジン発電機では、一般的に、出力周波数があらかじめ設定された設定周波数以上の周波数域では出力電圧をあらかじめ設定された設定電圧に保持する自動電圧調整器を備えており、出力周波数に応じて界磁電流を制御することにより、界磁巻線の焼損を防止している。界磁電流の制御方法としては、通常は周波数を基準にして行っているが、発電機の周囲温度に従って調節したり（例えば、特許文献１参照。）、励磁機界磁巻線の電圧と電流とから算出した温度に基づいて調節したりしている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１−１８５１９８号公報
【特許文献２】特許第３５４０７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、いずれの方法にしても、界磁巻線の温度を直接測定するものではないため、負荷の変動を考慮すると、界磁巻線の焼損を確実に防止するために相当量の余裕をとらざるを得ず、発電機の出力を最大限有効に利用しているとはいえない。一方、界磁巻線に温度センサを直接取り付けて温度を測定し、測定温度に基づいて界磁電流を調節することも考えられるが、この場合は、界磁巻線と一緒に高速で回転している温度センサへの給電に問題があった。
【０００４】
すなわち、従来は、回転電機子のような回転体に取り付けた検出器（センサ）への給電は、小型のバッテリを用いたり、誘導電源を用いたりしているが、バッテリを用いると、定期的なバッテリ交換が必要となってメンテナンスの手間が掛かり、また、誘導電源は高価である上、発電機の磁界の影響を受けやすいという難点がある。
【０００５】
そこで本発明は、同期発電機の回転電機子に温度センサや応力センサ、振動センサ等の各種検出器を取り付ける際に、検出器への給電を簡単に行うことができる検出器用電源を備えた同期発電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の同期発電機は、同期発電機の回転電機子に設けられて一体回転する検出器に電源供給を行うための検出器用電源を有する同期発電機であって、前記回転電機子の界磁巻線に並列に、前記検出器の電源となる安定化電源を設けたことを特徴としている。さらに、前記検出器が、前記界磁巻線の温度を直接測定する温度測定手段、あるいは、前記同期発電機のシャフト又は冷却ファンに発生する応力を測定する応力測定手段であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の同期発電機における検出器用電源によれば、回転電機子に設けられた検出器に回転電機子が回転するときに確実に電源供給を行うことができる。しかも、バッテリ交換等の手間も掛からず、簡単な構成で誘導電源に比べて低コストであり、磁界の影響もほとんど受けず、安定した電源供給を行うことができる。また、検出器用電源から給電する検出器として界磁巻線の温度を直接測定する温度測定手段を設け、この温度測定手段の測定温度に基づいて界磁電流を制御することにより、発電機の出力を最大限有効に利用することが可能となる。さらに、シャフトや冷却ファンの応力を測定することによって異常発生を即座かつ確実に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図は本発明の同期発電機における検出器用電源を、回転電機子の界磁巻線に設けた温度センサに給電するために用いた一形態例を示すもので、図１は検出器用電源の概略回路図、図２は同期発電機の概略ブロック図、図３は回転電機子の界磁巻線の温度により自動電圧調整器を制御する制御手段のブロック図、図４はデータ送受信部の説明図、図５は同期発電機の断面斜視図、図６は回転電機子部の正面図である。
【０００９】
ディーゼルエンジン（Ｅ）１１等で同期発電機（Ｇ）１２を駆動するエンジン発電機１３は、モーター等の負荷に供給する電圧を、負荷の変動や周波数の変動にかかわらずに一定に保つための自動電圧調整器（ＡＶＲ）１４を備えている。同期発電機１２からの出力は、変圧器１５で所定の低電圧に変換されて自動電圧調整器１４内に取り込まれ、整流回路（ＡＣ／ＤＣ）１６で発電電圧に応じた直流電圧からなる信号に変換されるとともに、周波数／電圧変換器（Ｆ／Ｖ）１７で周波数に応じた直流電圧からなる信号に変換される。前記電圧に応じた信号と周波数に応じた信号とは、設定電圧及び設定周波数とそれぞれ比較された後、測定した電圧及び周波数に対応した最適制御をＰＩＤ回路１８にて算出し、ＰＷＭ回路１９により出力トランジスタ２０を作動させ、励磁機界磁巻線４２及び励磁機電機子巻線３８を介して界磁巻線（発電機界磁巻線）２１に所定の界磁電流を発生させる。
【００１０】
さらに、本形態例では、界磁巻線２１の温度に応じて前記自動電圧調整器１４を制御する電流制御手段２２が設けられている。この電流制御手段２２は、前記界磁巻線２１の温度を温度測定手段２３で直接測定した温度と、界磁巻線２１の焼損温度に基づいてあらかじめ設定した許容温度とを比較し、測定した温度が前記許容温度を超えないように自動電圧調整器１４から界磁巻線２１に供給する電流を制御することにより、界磁巻線２１の焼損を確実に防止しながら同期発電機１２の発電能力を最大限に利用できるようにしている。
【００１１】
温度測定手段２３は、図３に示すように、同期発電機１２における回転電機子の界磁巻線に取り付けられた温度センサ２４と、該温度センサ２４のデータを送信アンテナ２５を介して無線送信するデータ送信機２６と、前記送信アンテナ２５から発信されたデータを受信アンテナ２７を介して受信するデータ受信器２８とを備えており、温度センサ２４、送信アンテナ２５及びデータ送信機２６が同期発電機１２の回転部分（回転電機子部３４）に設けられ、受信アンテナ２７及びデータ受信器２８は同期発電機１２の非回転部分（フレーム３１等）に設けられている。
【００１２】
同期発電機１２は、図４に示すように、円筒形のフレーム３１の両端開口に取り付けられたエンドブラケット３２に、ベアリング３３を介して回転電機子部３４のシャフト３５を回転可能に設けるとともに、フレーム３１の内周に固定電機子部３６を設けている。回転電機子部３４には、図５にも示すように、シャフト３５の中央部に前記界磁巻線２１及び制動巻線３７が、シャフト３５の一端部には励磁機電機子巻線３８及びダイオード３９が、他端部のエンドブラケット側には冷却ファン４０が、それぞれ設けられている。また、固定電機子部３６には、界磁巻線２１の外周部分に電機子巻線４１が、励磁機電機子巻線３８の外周部分に励磁機界磁巻線４２が、それぞれ設けられている。
【００１３】
このような同期発電機１２において、前記温度センサ２４は、界磁巻線２１の側面部分に設けられており、データ送信機２６は、励磁機電機子巻線３８の側面に設けられ、さらに、送信アンテナ２５は、データ送信機２６から励磁機電機子巻線３８の外周に沿うようにして円弧状に設けられている。また、温度センサ２４とデータ送信機２６とを接続するセンサリード線４３は、界磁巻線２１部分から励磁機電機子巻線３８部分までシャフト３５の外周面に沿って設けられている。
【００１４】
一方の受信アンテナ２７は、送信アンテナ２５の外側を囲むようにして励磁機界磁巻線４２に、一部が開いた円形状に設けられており、データ受信器２８は、リード線４４を介してフレーム３１の適宜な位置、例えばフレーム３１やエンドブラケット３２の外側に設けられている。また、データ受信器２８は、図示しないリード線を介して前記電流制御手段２２に接続されている。
【００１５】
このように、界磁巻線２１の側面部分に取り付けられる温度センサ２４への給電は、図１に示す検出器用電源回路を使用することにより行うことができる。前述のように、同期発電機１２では、自動電圧調整器１４の出力トランジスタ２０から励磁機界磁巻線４２に供給されるパルス電流により、回転電機子部３４に設けられている励磁機電機子巻線３８に交流の誘導電流を発生させ、この交流電流を複数のダイオード３９を組み合わせた整流回路で直流に変換し、この直流電流を界磁巻線２１に供給することによって界磁鉄心部に磁束を発生させ、回転電機子部３４をエンジン等で回転させることによって固定子側の電機子巻線４１に誘導電流を発生させ、発生した誘導電流を同期発電機１２の交流出力としている。なお、ダイオード３９と界磁巻線２１との間には、サージ防止用のバリスタ４５が並列に設けられている。
【００１６】
温度センサ２４の電源となる検出器用電源は、前記界磁巻線２１と並列に安定化電源（レギュレータ）４６を設けたものである。すなわち、界磁巻線２１に供給される直流電流の一部を安定化電源４６に取り出し、この安定化電源４６から所定電圧で温度センサ２４に給電するように形成している。安定化電源４６は、界磁巻線２１に加わる電圧が高くなっても、温度センサ２４に設定された電圧、例えば４．５〜６Ｖ程度の電圧を安定した状態で出力するものが用いられている、この安定化電源４６は、例えば、前記ダイオード３９と同様に、シャフト３５の一端部等、回転電機子部３４の適宜な位置に設けることができる。
【００１７】
このように、界磁巻線２１と並列に安定化電源４６を設け、この安定化電源４６を温度センサ２４等の検出器の電源とすることにより、ディーゼルエンジン１１等によって同期発電機１２が駆動され、自動電圧調整器１４から界磁電流が供給され、界磁巻線２１に電流が流れると同時に、安定化電源４６から温度センサ２４等の検出器にあらかじめ設定された電圧で給電が行われ、温度センサ２４等の検出器が作動を開始する。なお、温度センサ２４への給電によってデータ送信機２６にも同時に給電されてデータ送信機２６も作動状態となる。
【００１８】
したがって、バッテリを用いたときのようなオンオフスイッチを設ける必要はなく、さらに、界磁巻線２１の回路に安定化電源４６を並列に設けるだけの簡単な構成で実施することができるので、誘導電源を用いる場合に比べて極めて安価に製作することができる。また、バッテリ交換等のメンテナンスも不要であり、長期間の安定した電源供給を行うことができる。
【００１９】
さらに、同期電動機の回転電機子に取り付ける検出器としては、前記温度センサだけでなく、シャフト又は冷却ファンに発生する応力を測定する応力測定手段（応力センサ）や振動を測定する振動センサ等も使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の同期発電機における検出器用電源の一形態例を示す概略回路図である。
【図２】同期発電機の概略ブロック図である。
【図３】回転電機子の界磁巻線の温度により自動電圧調整器を制御する制御手段のブロック図である。
【図４】データ送受信部の説明図である。
【図５】同期発電機の断面斜視図である。
【図６】回転電機子部の正面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１…ディーゼルエンジン、１２…同期発電機、１３…エンジン発電機、１４…自動電圧調整器、１５…変圧器、１６…整流回路、１７…周波数／電圧変換器、１８…ＰＩＤ回路、１９…ＰＷＭ回路、２０…出力トランジスタ、２１…界磁巻線、２２…電流制御手段、２３…温度測定手段、２４…温度センサ、２５…送信アンテナ、２６…データ送信機、２７…受信アンテナ、２８…データ受信器、３１…フレーム、３２…エンドブラケット、３３…ベアリング、３４…回転電機子部、３５…シャフト、３６…固定電機子部、３７…制動巻線、３８…励磁機電機子巻線、３９…ダイオード、４０…冷却ファン、４１…電機子巻線、４２…励磁機界磁巻線、４３…センサリード線、４４…リード線、４５…バリスタ、４６…安定化電源（レギュレータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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