(57)【要約】【課題】界磁地絡を正確かつ高精度に検出することができる磁気シールド装置、地絡検出装置および磁気シールド方法を提供すること。【解決手段】磁気シールド装置は、回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に配置され、発生源と検出巻線との間に位置するように固定子、または回転子に配置され、磁性を有する固定子側シールド部材、または回転側シールド部材を備える。固定子側シールド部材は、発生源から発生した漏洩磁束を固定子側シールド部材の内部に流入させて発生源に還流させ、回転側シールド部材は固定子側シールド部材からの漏えい磁束の還流を補完することで、漏洩磁束を検出巻線から迂回させる。【選択図】  図１
2019103220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、前記回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、前記界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて前記界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に配置され、前記漏洩磁束から前記検出巻線を遮蔽する磁気シールド装置であって、
前記発生源と前記検出巻線との間に位置するように前記固定子に配置され、磁性を有する固定子側シールド部材を備え、
前記固定子側シールド部材は、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を前記固定子側シールド部材の内部に流入させて前記発生源に還流させることで、前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、磁気シールド装置。
【請求項２】
前記発生源は、電機子巻線であり、
前記検出巻線は、前記電機子巻線に対して前記回転子の軸方向側に位置し、
前記固定子側シールド部材は、前記軸方向において前記電機子巻線と前記検出巻線との間に位置するように前記固定子に配置され、且つ、前記軸方向において前記固定子側シールド部材の一部が前記検出巻線の全体と重なり合うように、前記回転子の回転方向に沿って前記検出巻線よりも広範囲に亘って配置される、請求項１に記載の磁気シールド装置。
【請求項３】
前記固定子側シールド部材は、前記軸方向から見た場合に扇形状を有する、請求項２に記載の磁気シールド装置。
【請求項４】
前記固定子側シールド部材は、着脱可能に前記固定子に配置される、請求項２または３に記載の磁気シールド装置。
【請求項５】
前記固定子側シールド部材は、前記固定子から前記回転子の外周壁に向かって延出し、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を、前記固定子側シールド部材の内部に流入させた後に前記外周壁を経由して前記発生源に還流させる、請求項２〜４のいずれか一項に記載の磁気シールド装置。
【請求項６】
前記固定子側シールド部材は、前記回転子の前記外周壁に対して前記回転子の径方向に間隙部を空けて近接するように前記固定子に配置される、請求項５に記載の磁気シールド装置。
【請求項７】
前記固定子側シールド部材に対して前記回転子の径方向に間隙部を空けて前記回転子の前記外周壁に配置され、磁性を有する回転子側シールド部材を更に備え、
前記回転子側シールド部材は、前記固定子側シールド部材を経由した前記漏洩磁束を前記回転子側シールド部材の内部に流入させて前記電機子巻線に還流させる、請求項５に記載の磁気シールド装置。
【請求項８】
前記回転子側シールド部材は、着脱可能に前記回転子に配置される、請求項７に記載の磁気シールド装置。
【請求項９】
前記軸方向において前記固定子側シールド部材と前記検出巻線との間に位置し、且つ、前記軸方向において前記固定子側シールド部材と前記回転子側シールド部材との前記間隙部に重なり合うように前記固定子に配置され、磁性を有する固定子側補助シールド部材を更に備え、
前記固定子側補助シールド部材は、前記間隙部から前記検出巻線側に漏洩した前記漏洩磁束を前記固定子側補助シールド部材の内部に流入させて前記電機子巻線に還流させることで、前記間隙部から漏洩した前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、請求項７または８に記載の磁気シールド装置。
【請求項１０】
前記固定子側補助シールド部材は、着脱可能に前記固定子側シールド部材に配置される、請求項９に記載の磁気シールド装置。
【請求項１１】
前記軸方向において前記固定子側補助シールド部材と前記検出巻線との間に位置するように前記検出巻線に配置され、磁性を有する巻線側シールド部材を更に備え、
前記巻線側シールド部材は、前記固定子側シールド部材、あるいは前記固定子側補助シールド部材より前記検出巻線側に漏洩した前記漏洩磁束を前記巻線側シールド部材の内部に流入させて前記電機子巻線に還流させることで、前記検出巻線側に漏洩した漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、請求項６、請求項９または１０に記載の磁気シールド装置。
【請求項１２】
前記巻線側シールド部材は、着脱可能に前記検出巻線に配置される、請求項１１に記載の磁気シールド装置。
【請求項１３】
回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、前記回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、前記界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて前記界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に配置され、前記漏洩磁束から前記検出巻線を遮蔽する磁気シールド装置と、
前記検出巻線と、を備える地絡検出装置であって、
前記磁気シールド装置は、
前記発生源と前記検出巻線との間に位置するように前記固定子に配置され、磁性を有する固定子側シールド部材を備え、
前記固定子側シールド部材は、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を前記固定子側シールド部材の内部に流入させて前記発生源に還流させることで、前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、地絡検出装置。
【請求項１４】
回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、前記回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、前記界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて前記界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に用いられ、前記漏洩磁束から前記検出巻線を遮蔽する磁気シールド方法であって、
前記発生源と前記検出巻線との間に位置するように、磁性を有する固定子側シールド部材を前記固定子に配置し、
前記固定子側シールド部材によって、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を前記固定子側シールド部材の内部に流入させて前記発生源に還流させることで、前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、磁気シールド方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、磁気シールド装置、地絡検出装置および磁気シールド方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発電機の回転側界磁電流の供給には、無接点方式のブラシレス励磁機が採用されている。また、従来から、ブラシレス励磁機の機能の一つとして、主機界磁回路の地絡を検出するために、様々な方式が提案されている。その方式の一つとして、回転子に設けられた補助電源と、主機界磁巻線の負側または正側と補助電源との間に電気的に接続された回転子側故障検出巻線と、回転子側故障検出巻線に流れる電流に応じた電圧を出力する固定子側検出巻線と、固定子側検出巻線の出力電圧に基づいて界磁地絡を検出する検出装置と、を備える界磁地絡検出装置が知られている。
【０００３】
界磁地絡検出装置は、地絡電流に応じて回転子側故障検出巻線に発生させた磁束を、固定子側検出巻線に鎖交させて速度起電力によるパルス電圧として検出することで、界磁地絡を検出していた。しかしながら、固定子側検出巻線の付近に強い磁束が漏えいする環境にある場合、漏洩磁束が固定子側検出巻線と鎖交することにより、連続した不規則な電圧が発生する。そして、発生した不規則な電圧によって界磁地絡検出装置が誤動作するおそれがある。このような漏洩磁束による界磁地絡検出装置の誤動作を回避するため、従来は、漏洩磁束を検出しないように界磁地絡検出装置の動作電圧を高く設定していた。
【０００４】
しかるに、従来は、界磁地絡検出装置の動作電圧が高いことにより、本来の精度で界磁地絡を検出することができないといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、界磁地絡を正確かつ高精度に検出することができる磁気シールド装置、地絡検出装置および磁気シールド方法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】
本実施形態による磁気シールド装置は、回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に配置され、漏洩磁束から検出巻線を遮蔽する。磁気シールド装置は、発生源と検出巻線との間に位置するように固定子に配置され、磁性を有する固定子側シールド部材を備える。固定子側シールド部材は、発生源から発生した漏洩磁束を固定子側シールド部材の内部に流入させて発生源に還流させることで、漏洩磁束を検出巻線から迂回させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、界磁地絡を正確かつ高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による磁気シールド装置を適用可能な界磁地絡検出装置の一例を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態による磁気シールド装置を示す側面図である。
【図３】第１の実施形態による磁気シールド装置を示す平面図である。
【図４】第２の実施形態による磁気シールド装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、図１〜図３を参照して、第１の実施形態に係る磁気シールド装置および磁気シールド方法について説明する。図１は、第１の実施形態による磁気シールド装置１０を適用できる界磁地絡検出装置２０の一例を示す回路図である。図２は、第１の実施形態による磁気シールド装置１０を示す側面図である。図３は、第１の実施形態による磁気シールド装置１０を示す平面図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、第１の実施形態による磁気シールド装置１０は、地絡検出装置の一例である界磁地絡検出装置２０とともに、励磁装置の一例であるブラシレス励磁機３０に備えられている。磁気シールド装置１０は、界磁地絡検出装置２０の一部を構成していてもよい。
【００１３】
先ず、ブラシレス励磁機３０の構成について説明する。図１および図２に示すように、ブラシレス励磁機３０は、固定子３１に備えられた界磁巻線１と、回転子３２に備えられた漏洩磁束の発生源の一例である三相の電機子巻線８と、回転子３２に備えられ、主機発電機と共に界磁回路９、７を形成する整流回路の一例である三相ブリッジ回路９とを有する。より具体的には、界磁回路９、７は、電機子巻線８の出力側に接続された三相ブリッジ回路９と、三相ブリッジ回路９の出力側に接続された主機発電機の主機界磁巻線７とによって構成されている。
【００１４】
このような構成のブラシレス励磁機３０は、回転子３２を回転させながら、界磁巻線１に発生させた磁束を電機子巻線８に鎖交させて電機子巻線８に三相交流電圧を発生させ、発生した三相交流電圧を三相ブリッジ回路９によって交直変換し、交直変換された電圧を主機界磁巻線７に供給して主機界磁巻線７に磁束を発生させる。そして、主機界磁巻線７に発生した磁束が固定子３１に設けられた図示しない電機子巻線に鎖交することで、電機子巻線に電圧が発生する。
【００１５】
界磁回路９、７に生じた界磁地絡を検出するため、界磁地絡検出装置２０は、その一部が固定子３１に配置され、他の一部が回転子３２に配置されている。
【００１６】
具体的には、図１に示すように、界磁地絡検出装置２０は、回転子３２に配置された補助巻線２、全波整流回路３および回転子側検出巻線４と、固定子３１に配置された固定子側検出巻線５および検出装置６とを有する。検出巻線４、５は、図示しない鉄心の外周に巻回されている。
【００１７】
補助巻線２は、回転子３２の図示しない電機子巻線スロットに巻き込まれており、全波整流回路３とともに直流補助電源を構成している。全波整流回路３は、負側が接地され、正側が回転子側検出巻線４を通じて主機界磁巻線７の負側に接続されている。固定子側検出巻線５は、回転子側検出巻線４に対向するように固定子３１に配置されている。検出装置６は、固定子側検出巻線５に電気的に接続されている。
【００１８】
ここで、主機界磁巻線７は接地されていないため、界磁回路９、７に界磁地絡が生じていない健全な状態では、全波整流回路３に電圧が表れても、回転子側検出巻線４に電流は流れない。
【００１９】
一方、界磁回路９、７に界磁地絡が生じた場合、地絡点を通り、全波整流回路３の負側へ帰る回路が形成されるため、回転子側検出巻線４に磁束が発生する。このとき、回転子側検出巻線４と対向する位置に配置された固定子側検出巻線５に、速度起電力によるパルス状の電圧が発生し、発生した電圧が検出装置６によって界磁地絡として検出される。
【００２０】
このような界磁地絡検出装置２０による界磁地絡の検出を正確かつ高精度に行うため、磁気シールド装置１０は、電機子巻線８にて発生した漏洩磁束から固定子側検出巻線５を遮蔽するように、ブラシレス励磁機３０に配置されている。
【００２１】
具体的には、図２に示すように、磁気シールド装置１０は、固定子側シールド部材の一例である固定子側主シールド板１００と、回転子側シールド部材の一例である回転子側シールドブロック１０１と、固定子側補助シールド部材の一例である固定子側補助シールド板１０２と、巻線側シールド部材の一例である固定子側巻線下シールド板１０３と、を備える。
【００２２】
（固定子側主シールド板１００）
固定子側主シールド板１００は、電機子巻線８と固定子側検出巻線５との間に位置するように固定子３１に配置されている。固定子側主シールド板１００は、例えば、一般構造用圧延鋼材などの一般鋼材によって磁性を有するように構成されている。
【００２３】
固定子側主シールド板１００は、電機子巻線８から発生した漏洩磁束を、固定子側主シールド板１００の内部に流入させて電機子巻線８に還流させることで、漏洩磁束を固定子側検出巻線５から迂回させる。
【００２４】
より具体的には、図２に示すように、固定子側検出巻線５は、電機子巻線８に対して回転子３２の軸方向Ｄ１側に位置する。そして、固定子側主シールド板１００は、軸方向Ｄ１において電機子巻線８と固定子側検出巻線５との間に位置するように固定子３１に配置されている。また、図３に示すように、固定子側主シールド板１００は、軸方向Ｄ１において固定子側主シールド板１００の一部が固定子側検出巻線５の全体と重なり合うように、回転子３２の回転方向Ｄ２に沿って固定子側検出巻線５よりも広範囲に亘って配置されている。図３の例において、固定子側主シールド板１００は、固定子側検出巻線５に対して回転方向Ｄ２の幅が３倍以上であるが、固定子側主シールド板１００の構成は、図３の構成に限定されない。
【００２５】
より具体的には、図３の例において、固定子側主シールド板１００は、軸方向Ｄ１から見た場合に扇形状を有する。
【００２６】
より具体的には、固定子側主シールド板１００は、着脱可能に固定子３１に配置されている。図２の例において、固定子側主シールド板１００は、ねじ止め構造１００ａによって着脱可能に固定子３１のエキサイターカバー３１１に取り付けられている。
【００２７】
より具体的には、固定子側主シールド板１００は、固定子３１から回転子３２の外周壁の一例である押さえリング３２１に向かって径方向Ｄ３に延出している。なお、押さえリング３２１は、回転子３２の鉄心を押さえる構造である。固定子側主シールド板１００は、電機子巻線８から発生した漏洩磁束を、固定子側主シールド板１００の内部に流入させた後に押さえリング３２１を経由して電機子巻線８に還流させる。
【００２８】
（回転子側シールドブロック１０１）
回転子側シールドブロック１０１は、固定子側主シールド板１００に対して回転子３２の径方向Ｄ３に間隙部１０４を空けて押さえリング３２１に配置されている。回転子側シールドブロック１０１は、例えば、鉄等の金属によって磁性を有するように構成されている。回転子側シールドブロック１０１の透磁率は、固定子側主シールド板１００と同じであってもよく、または、固定子側主シールド板１００より小さくてもよい。
【００２９】
回転子側シールドブロック１０１は、固定子側主シールド板１００を経由した漏洩磁束を、回転子側シールドブロック１０１の内部に流入させて電機子巻線８に還流させる。
【００３０】
より具体的には、回転子側シールドブロック１０１は、着脱可能に押さえリング３２１に配置されている。図２および図３の例において、回転子側シールドブロック１０１は、ねじ止め構造１０１ａによって着脱可能に押さえリング３２１に取り付けられている。
【００３１】
（固定子側補助シールド板１０２）
固定子側補助シールド板１０２は、軸方向Ｄ１において固定子側主シールド板１００と固定子側検出巻線５との間に位置するように固定子３１に配置されている。また、固定子側補助シールド板１０２は、軸方向Ｄ１において固定子側主シールド板１００と回転子側シールドブロック１０１との間隙部１０４に重なり合うように固定子３１に配置されている。固定子側補助シールド板１０２は、固定子側主シールド板１００と同様に、磁性材料の一般鋼材によって磁性を有するように構成されている。
【００３２】
固定子側補助シールド板１０２は、間隙部１０４から固定子側検出巻線５側に漏洩した磁束を固定子側補助シールド板１０２の内部に流入させて電機子巻線８に還流させることで、間隙部１０４から漏洩した磁束を固定子側検出巻線５から迂回させる。
【００３３】
図２および図３の例において、固定子側補助シールド板１０２は、固定子側主シールド板１００に溶接されたネジ穴加工済みの丸棒１０２ａ、および、固定子側補助シールド板１０２を丸棒１０２aを介して固定子側主シールド板１００に締結するネジ１０２ｃ等の固定構造によって、固定子側主シールド板１００に固定されている。なお、固定子側補助シールド板１０２は、着脱可能に固定子側主シールド板１００に配置されていてもよい。
【００３４】
（固定子側巻線下シールド板１０３）
固定子側巻線下シールド板１０３は、軸方向Ｄ１において固定子側補助シールド板１０２と固定子側検出巻線５との間に位置するように固定子側検出巻線５の下部に配置されている。固定子側巻線下シールド板１０３は、固定子側主シールド板１００と同様に、磁性材料の一般鋼材によって磁性を有するように構成されている。
【００３５】
固定子側巻線下シールド板１０３は、固定子側主シールド板１００、あるいは固定子側補助シールド板１０２にて捉えられなかった固定子側検出巻線５側に漏洩した磁束を固定子側巻線下シールド板１０３の内部に流入させて電機子巻線８に還流させることで、固定子側検出巻線５側に漏洩した磁束を固定子側検出巻線５から迂回させる。
【００３６】
より具体的には、固定子側巻線下シールド板１０３は、着脱可能に固定子側検出巻線５の下部に配置されている。例えば、固定子側巻線下シールド板１０３は、図示しないねじ止め構造によって着脱可能に固定子側検出巻線５の下部に取り付けられている。
【００３７】
（作用）
次に、以上のように構成された第１の実施形態による磁気シールド装置１０の作用について説明する。
【００３８】
ブラシレス励磁機３０の動作時に電機子巻線８に負荷電流が流れると、電機子巻線８に漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束は、負荷電流の電流量の増加にともなって磁束量が増加する。もし、固定子側主シールド板１００を配置しない場合、磁束量が増加した漏洩磁束は、固定子側検出巻線５に到達する。そして、電機子巻線８は回転子３２に配置されているため、漏洩磁束も回転し、この回転によって固定子側検出巻線５に鎖交する漏洩磁束が変化する。これによって、固定子側検出巻線５に不要な速度起電力が発生し、この速度起電力が検出装置６によって検出されることで界磁地絡が誤検出されてしまうおそれがある。
【００３９】
これに対して、第１の実施形態の磁気シールド装置１０によれば、固定子側主シールド板１００により、電機子巻線８から発生した漏洩磁束を固定子側検出巻線５に到達する前に固定子側主シールド板１００の内部に流入させて電機子巻線８に還流させることができる。なお、図２には、固定子側主シールド板１００によって電機子巻線８に還流される漏洩磁束が、破線矢印ｍ１によって模式的に示されている。これにより、電機子巻線８から発生した漏洩磁束を固定子側検出巻線５から迂回させることができる。
【００４０】
このように、固定子側主シールド板１００によって漏洩磁束を固定子側検出巻線５から迂回させることで、漏洩磁束によって固定子側検出巻線５に連続した不規則な電圧が発生することを有効に抑制することができる。これにより、界磁地絡検出装置２０の動作設定値を高く設定することを要することなく、界磁地絡を誤りなく正確に検出することができる。
【００４１】
したがって、第１の実施形態によれば、界磁地絡を正確かつ高精度に検出することができる。
【００４２】
また、固定子側検出巻線５への漏洩磁束の到達を抑制することができるので、固定子側検出巻線５の鉄心の磁化を抑制することができる。これにより、固定子側検出巻線５の鉄心の取り換え周期を長くすることができるので、メンテナンスの容易性を向上させることができる。
【００４３】
また、図２および図３に示したように、固定子側主シールド板１００は、回転子３２の回転方向Ｄ２に沿って固定子側検出巻線５よりも広範囲に亘って配置されることで、固定子側主シールド板１００の一部が軸方向Ｄ１において固定子側検出巻線５の全体と重なり合っている。
【００４４】
このように、固定子側主シールド板１００を固定子側検出巻線５よりも広範囲に亘って配置することで、電機子巻線８が固定子側検出巻線５に到達することを有効に抑制することができる。
【００４５】
また、図３に示したように、固定子側主シールド板１００は、軸方向Ｄ１から見た場合に扇形状を有している。
【００４６】
このように、固定子側主シールド板１００を固定子３１に全周に亘って配置するのではなく、固定子側検出巻線５に重なり合う範囲で部分的に（すなわち、扇形状に）配置することで、ブラシレス励磁機３０の内部の通風が固定子側主シールド板１００によって阻害されることを抑制することができる。これにより、ブラシレス励磁機３０の放熱性を確保することができる。
【００４７】
また、図２および図３に示したように、固定子側主シールド板１００は、固定子３１から回転子３２の押さえリング３２１に向かって延出し、電機子巻線８から発生した漏洩磁束を、固定子側主シールド板１００の内部に流入させた後に押さえリング３２１を経由して電機子巻線８に還流させる。
【００４８】
これにより、電機子巻線８から固定子側主シールド板１００および押さえリング３２１を経由して電機子巻線８に還流する磁気回路を形成することができるので、漏洩磁束が固定子側検出巻線５に到達することをより有効に抑制することができる。
【００４９】
また、固定子側主シールド板１００は、着脱可能に固定子３１に配置されている。
【００５０】
これにより、既設のブラシレス励磁機３０に固定子側主シールド板１００を配置することができるので、磁気シールド装置１０の汎用性を向上させることが可能となる。また、固定子側主シールド板１００を取り外して交換や点検を行うこともできるので、メンテナンスの容易性を向上させることも可能となる。
【００５１】
ここで、既設のブラシレス励磁機３０においては、固定子側主シールド板１００の内周端と、この内周端に対向する押さえリング３２１との間に、例えば、電機子巻線８と回転子側検出巻線４とを接続する配線や導体などが設置される。このため、磁気回路の磁気抵抗を低減するために固定子側主シールド板１００の内周端を押さえリング３２１に近接する位置まで延出させることが困難である。
【００５２】
これに対して、第１の実施形態によれば、既設のブラシレス励磁機３０に対して、配線や導体を避けるように押さえリング３２１に回転子側シールドブロック１０１を着脱可能に配置することができる。回転子側シールドブロック１０１を配置することで、回転子３２と固定子側主シールド板１００との間隔を、回転子側シールドブロック１０１と固定子側主シールド板１００との間の僅かな間隙部１０４まで狭めることができる。また、回転子側シールドブロック１０１によって回転子３２の外周面の凹凸を埋めて平滑にすることができる。また、押さえリング３２１の外周面の仕上がりが粗い場合でも、回転子側シールドブロック１０１を設けることで、固定子側主シールド板１００との間隔を高精度に調整することができる。
【００５３】
このように、電機子巻線８から固定子側主シールド板１００、回転子側シールドブロック１０１および押さえリング３２１を経由して電機子巻線８に還流する磁気回路を形成することで、既設のブラシレス励磁機３０においても、磁気回路の磁気抵抗を低減することができる。なお、図２には、固定子側主シールド板１００、回転子側シールドブロック１０１および押さえリング３２１を経由して電機子巻線８に還流される漏洩磁束が、破線矢印ｍ１によって模式的に示されている。これにより、磁気回路を介して漏洩磁束をより効率的に電機子巻線８に還流させることができる。
【００５４】
また、第１の実施形態の磁気シールド装置１０によれば、固定子側補助シールド板１０２により、固定子側主シールド板１００と回転子側シールドブロック１０１との間隙部１０４から固定子側検出巻線５側に漏洩した磁束を捕獲して電機子巻線８に還流させることができる。なお、図２には、固定子側補助シールド板１０２によって押さえリング３２１を経由して電機子巻線８に還流される漏洩磁束が、破線矢印ｍ２によって模式的に示されている。
【００５５】
これにより、漏洩磁束が固定子側検出巻線５に到達することをより有効に抑制することができる。
【００５６】
また、第１の実施形態の磁気シールド装置１０によれば、固定子側巻線下シールド板１０３により、固定子側補助シールド板１０２よりも固定子側検出巻線５側に漏洩した磁束を捕獲して電機子巻線８に還流させることができる。なお、図２には、固定子側巻線下シールド板１０３によって電機子巻線８に還流される漏洩磁束が、破線矢印ｍ３によって模式的に示されている。図２の例において、漏洩磁束ｍ３は、固定子側巻線下シールド板１０３から、固定子側検出巻線５を固定子３１の上壁部３１３に取り付けるための取り付け部３１２と、上壁部３１３と、押さえリング３２１とを経由して電機子巻線８に還流される。なお、取り付け部３１２および上壁部３１３は、エキサイターカバー３１１と同様に磁性を有するように構成されている。
【００５７】
これにより、漏洩磁束が固定子側検出巻線５に到達することをより有効に抑制することができる。
【００５８】
また、固定子側巻線下シールド板１０３は、着脱可能に固定子側検出巻線５に配置されている。
【００５９】
これにより、既設のブラシレス励磁機３０に固定子側巻線下シールド板１０３を配置することができるので、磁気シールド装置１０の汎用性を更に向上させることが可能となる。また、固定子側巻線下シールド板１０３以外のシールド板１００、１０２によって十分に漏洩磁束を捕獲できるのであれば、固定子側巻線下シールド板１０３を配置しないことも可能であるので、必要最小限の磁気シールド装置１０の構成を選択することもできる。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、図４を参照して、回転子側シールドブロック１０１および固定子側補助シールド板１０２を省略した第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態による磁気シールド装置１０を示す側面図である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と基本的な構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。
【００６１】
図４に示すように、第２の実施形態において、固定子側主シールド板１００Ａは、回転子３２の押さえリング３２１に対して回転子３２の径方向Ｄ３に間隙部１０５を空けて近接するように、固定子３１に配置されている。
【００６２】
ここで、新設のブラシレス励磁機３０においては、押さえリング３２１と固定子側主シールド板１００Ａとの間に配線や導線を配置しない設計が可能である。
【００６３】
このような新設のブラシレス励磁機３０においては、図４に示すように、固定子側主シールド板１００Ａの内周端を、押さえリング３２１に近接する位置まで延出させることができるので、回転子側シールドブロック１０１を要することなく、固定子側主シールド板１００Ａから電機子巻線８に還流する磁気回路の磁気抵抗を低減することができる。これにより、部品点数およびコストを削減することができる。また、回転子側シールドブロック１０１を省略することで、回転時に回転子３２に作用する応力を緩和することができるので、回転子３２をより安定的に回転させることが可能となる。
【００６４】
なお、図４の例においては、固定子側補助シールド板１０２も省略されているので、部品点数を更に削減することができる。
【００６５】
また、磁気シールド装置１０によって固定子側検出巻線５への漏洩磁束の到達を抑制することができるので、新設のブラシレス励磁機３０において、回転子側検出巻線４および固定子側検出巻線５と電機子巻線８との軸方向Ｄ１の距離を短縮する設計が可能である。
【００６６】
これにより、ブラシレス励磁機３０の高さ寸法を縮小することができるので、既設のブラシレス励磁機３０では困難であった狭小なスペースにブラシレス励磁機３０を設置することが可能となる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
７、９  界磁回路
８  電機子巻線
１０  磁気シールド装置
３０  ブラシレス励磁機
３１  固定子
３２  回転子
１００  固定子側主シールド板
【図１】
2019103220.tif 000003
【図２】
2019103220.tif 000004
【図３】
2019103220.tif 000005
【図４】
2019103220.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月5日(2019.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、前記回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、前記界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて前記界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に配置され、前記漏洩磁束から前記検出巻線を遮蔽する磁気シールド装置であって、
前記発生源と前記検出巻線との間で、前記固定子から前記回転子の外周壁に向かって延出し、且つ、前記回転子の軸方向において前記検出巻線の全体と重なり合うように、前記回転子の回転方向に沿って前記検出巻線よりも広範囲に亘って配置された磁性を有する固定子側シールド部材を備え、
前記固定子側シールド部材は、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を前記固定子側シールド部材の内部に流入させ、前記外周壁を介して前記発生源に還流させることで、前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、磁気シールド装置。
【請求項２】
前記発生源は、電機子巻線であり、
前記検出巻線は、前記電機子巻線に対して前記回転子の軸方向側に位置し、
前記固定子側シールド部材は、前記軸方向において前記電機子巻線と前記検出巻線との間に位置するように前記固定子に配置され、且つ、前記軸方向において前記固定子側シールド部材の一部が前記検出巻線の全体と重なり合うように、前記回転子の回転方向に沿って前記検出巻線よりも広範囲に亘って配置される、請求項１に記載の磁気シールド装置。
【請求項３】
前記固定子側シールド部材は、前記軸方向から見た場合に扇形状を有する、請求項２に記載の磁気シールド装置。
【請求項４】
前記固定子側シールド部材は、着脱可能に前記固定子に配置される、請求項２または３に記載の磁気シールド装置。
【請求項５】
前記固定子側シールド部材は、前記回転子の前記外周壁に対して前記回転子の径方向に間隙部を空けて近接するように前記固定子に配置される、請求項１に記載の磁気シールド装置。
【請求項６】
前記固定子側シールド部材に対して前記回転子の径方向に間隙部を空けて前記回転子の前記外周壁に配置され、磁性を有する回転子側シールド部材を更に備え、
前記回転子側シールド部材は、前記固定子側シールド部材を経由した前記漏洩磁束を前記回転子側シールド部材の内部に流入させて前記電機子巻線に還流させる、請求項１に記載の磁気シールド装置。
【請求項７】
前記回転子側シールド部材は、着脱可能に前記回転子に配置される、請求項６に記載の磁気シールド装置。
【請求項８】
前記軸方向において前記固定子側シールド部材と前記検出巻線との間に位置し、且つ、前記軸方向において前記固定子側シールド部材と前記回転子側シールド部材との前記間隙部に重なり合うように前記固定子に配置され、磁性を有する固定子側補助シールド部材を更に備え、
前記固定子側補助シールド部材は、前記間隙部から前記検出巻線側に漏洩した前記漏洩磁束を前記固定子側補助シールド部材の内部に流入させて前記電機子巻線に還流させることで、前記間隙部から漏洩した前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、請求項６または７に記載の磁気シールド装置。
【請求項９】
前記固定子側補助シールド部材は、着脱可能に前記固定子側シールド部材に配置される、請求項８に記載の磁気シールド装置。
【請求項１０】
前記軸方向において前記固定子側補助シールド部材と前記検出巻線との間に位置するように前記検出巻線に配置され、磁性を有する巻線側シールド部材を更に備え、
前記巻線側シールド部材は、前記固定子側シールド部材、あるいは前記固定子側補助シールド部材より前記検出巻線側に漏洩した前記漏洩磁束を前記巻線側シールド部材の内部に流入させて前記電機子巻線に還流させることで、前記検出巻線側に漏洩した漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、請求項５、請求項８または９に記載の磁気シールド装置。
【請求項１１】
前記巻線側シールド部材は、着脱可能に前記検出巻線に配置される、請求項１０に記載の磁気シールド装置。
【請求項１２】
回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、前記回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、前記界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて前記界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に配置され、前記漏洩磁束から前記検出巻線を遮蔽する磁気シールド装置と、
前記検出巻線と、を備える地絡検出装置であって、
前記磁気シールド装置は、
前記発生源と前記検出巻線との間で、前記固定子から前記回転子の外周壁に向かって延出し、且つ、前記回転子の軸方向において前記検出巻線の全体と重なり合うように、前記回転子の回転方向に沿って前記検出巻線よりも広範囲に亘って配置された磁性を有する固定子側シールド部材を備え、
前記固定子側シールド部材は、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を前記固定子側シールド部材の内部に流入させ、前記外周壁を介して前記発生源に還流させることで、前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、地絡検出装置。
【請求項１３】
回転子に備えられた漏洩磁束の発生源と、前記回転子に備えられ、主機発電機と共に界磁回路を形成する整流回路と、固定子に備えられ、前記界磁回路から流れる地絡電流に応じて生成された磁束に基づいて前記界磁回路の地絡を検出するための検出巻線と、を有する励磁装置に用いられ、前記漏洩磁束から前記検出巻線を遮蔽する磁気シールド方法であって、
前記発生源と前記検出巻線との間で、前記固定子から前記回転子の外周壁に向かって延出し、且つ、前記回転子の軸方向において前記検出巻線の全体と重なり合うように、前記回転子の回転方向に沿って前記検出巻線よりも広範囲に亘って磁性を有する固定子側シールド部材を配置し、
前記固定子側シールド部材によって、前記発生源から発生した前記漏洩磁束を前記固定子側シールド部材の内部に流入させ、前記外周壁を介して前記発生源に還流させることで、前記漏洩磁束を前記検出巻線から迂回させる、磁気シールド方法。