(57)【要約】【課題】  回転電機の回転子の表面温度を安定して測定する。【解決手段】  回転子温度測定装置は、回転電機１０の回転子１１と固定子１２の間隙において、回転子１１の軸方向に複数設けられる温度測定素子３と、温度測定素子３で測定された温度、および温度測定素子３の設置位置に基づき、回転子１１の軸方向の温度を計算する温度計算機２とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の回転子と固定子の間隙において、前記回転子の軸方向に複数設けられる温度測定素子と、
前記温度測定素子で測定された温度、および前記温度測定素子の設置位置に基づき、前記回転子の軸方向の温度を計算する温度計算機とを備えることを特徴とする回転子温度測定装置。
【請求項２】
前記回転子の回転位置を検出する位置検出装置をさらに備え、
前記温度計算機は、前記温度測定素子で測定された温度、および前記回転子の回転位置に基づき、前記回転子の周方向の温度測定位置を計算することを特徴とする請求項１に記載の回転子温度測定装置。
【請求項３】
前記温度計算機で計算された前記回転子表面の温度分布を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転子温度測定装置。
【請求項４】
前記温度計算機は、前記回転子各部の温度が所定温度を超えた場合、警報を発することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の回転子温度測定装置。
【請求項５】
前記温度計算機は、前記回転子各部の温度が所定温度を超えた場合、前記回転電機を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の回転子温度測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の回転子温度測定装置を備えることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子の温度を測定する回転子温度測定装置およびそれを用いた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や回転電動機等の回転電機においては、回転子コイル等の過熱を防ぐため、回転子表面の温度を測定、監視する必要がある。回転子表面の温度を測定する方法として回転子の抵抗に基づき回転子表面温度を測定する抵抗法があるが、回転子コイルの平均温度を算出しているため、回転子表面の局所的な温度を測定、監視することができない。
【０００３】
そこで、回転子表面の局所的な温度を測定するために、回転子表面に複数の温度計測素子を設け、ＲＦＩＤタグを用いた非接触通信技術により、回転中の回転子の温度情報を固定子側で取得し、回転子温度の監視を行う方法が開発されている。（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８８１６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−７４０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献をはじめとする従来技術は、運転時に回転運動を行う回転子に温度計測素子を設けているため有線による安定した電力供給が難しい。
【０００６】
そこで本発明は、安定して回転子の表面温度を測定することができる回転子温度測定装置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、本発明の回転子温度測定装置は、回転電機の回転子と固定子の間隙において、回転子の軸方向に複数設けられる温度測定素子と、温度測定素子で測定された温度、および温度測定素子の設置位置に基づき、回転子の軸方向の温度を計算する温度計算機とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回転電機における回転子温度測定装置を示す概略縦断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る回転電機における回転子温度測定装置を示す概略縦断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る回転電機における回転子温度測定装置を示す概略縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る回転子温度測定装置について図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転電機における回転子温度測定装置を示す概略縦断面図である。
【００１１】
回転電機１０は、回転子１１と固定子１２とから構成される。回転子１１は軸周りに回転可能な円柱形状である。固定子１２は、回転子１１を所定の間隙をもって取り囲む形状である。
【００１２】
回転子温度測定装置は、温度計算機２と、温度測定素子３とから構成される。温度測定素子３は、回転子１１と固定子１２の間隙において温度測定面を回転子１１に向けて設けられ、回転子１１の表面温度を非接触で測定するものである。さらに温度測定素子３は、回転子表面の軸方向に複数アレイ状に配置され、回転子表面の軸方向の複数位置を同時に温度計測することができる。温度測定素子３は、例えば、サーミスタや赤外放射温度計、白金抵抗温度計等を適用することができる。
【００１３】
（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。
【００１４】
回転電機１０は、通常運転時において、固定子１２内で回転子１１が回転運動を行う。回転電機１０の回転子１１表面は経年劣化等により局部的な過熱が生じる場合がある。
【００１５】
回転子温度測定装置は、回転電機１０の運転時において、回転する回転子１２の温度計測を行う。温度計算機２は、各温度測定素子３から温度計測結果を受信して、各温度測定素子３の設置位置に基づき、回転子１１の軸方向の温度分布を計算する。さらに温度計算機２は、表示装置４やプリンタ等によって、回転子１１の軸方向の温度分布を出力することができる。
【００１６】
なお回転子温度測定装置は、通常運転中だけでなく、停止中やターニング中において温度計測を行っても良い。
【００１７】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、回転子１１軸方向に複数設けた温度測定素子３によって、回転子１１の温度計測を行うことによって、回転子１１の軸方向の温度分布を計算、出力することができる。
【００１８】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係る回転電機について図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る回転電機における回転子温度測定装置を示す概略縦断面図である。本実施形態では、第１の実施形態に加え、位置検出装置５を設けている。位置検出装置５は、回転子１１の位相情報、または物理的な回転位置から回転子１１の周方向の回転位置を検出することができる。
【００１９】
（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。
【００２０】
回転電機１０の運転時において、位置検出装置５は、回転子の回転位置を検出し、回転位置検出結果を温度計算機２に送信する。さらに温度測定素子３は、所定時間毎または位置検出装置５による回転位置検出時間毎に温度測定結果を温度計算機２に送信する。
【００２１】
温度計算機２は、回転位置検出結果ならびに温度測定結果を受信する。温度計算機２は、温度測定結果が測定された時刻の回転位置検出結果を対応付け、温度測定素子３が設けられる各軸方向位置において、周方向の回転子１１表面温度を計算する。その結果、回転子１１表面の軸方向ならびに周方向の温度分布が計算、出力される。
【００２２】
（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、温度測定素子３によって回転子１１の表面温度を測定するとともに、位置検出装置５によって回転子１１の回転位置を測定することによって、回転子１１表面の軸方向ならびに周方向の温度分布を計算することができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係る回転電機について図３を参照して説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る回転電機における回転子温度測定装置を示す概略縦断面図である。本実施形態では、第２の実施形態に加え、警報装置６を設けている。警報装置６は、温度計算機２から温度測定結果を受信可能に接続される。
【００２４】
（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。
【００２５】
回転電機１０の運転時において、温度計算機２は、温度測定結果ならびに回転位置検出結果を受信し、回転子１１表面の軸方向ならびに周方向の各位置の温度を計算する。警報装置６は、回転子１１の表面各位置の温度を測定し、所定のしきい値と比較する。
【００２６】
警報装置６は、回転子１１の表面温度がしきい値を超過した場合にアラームを発する。このとき、温度計算機２によって計算されたアラーム元となる温度測定位置を合わせて出力することもできる。さらに温度超過の累積時間が所定値を超えた場合にアラームを発生させてもよい。
【００２７】
さらに警報装置６は、回転子１１の表面温度が所定のしきい値を超過した場合、または温度超過の累積時間が所定値を超えた場合に、回転電機１０に停止信号を送信させ、回転子１１の回転を停止させることもできる。
【００２８】
（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、警報装置６によって回転子１１表面温度が所定のしきい値を超過した場合に、アラームを発することによって、運転員等に過熱状態の発生を報知することができる。
【００２９】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００３０】
２・・・温度計算機
３・・・温度測定素子
４・・・表示装置
５・・・位置検出装置
６・・・警報装置
１０・・・回転電機
１１・・・固定子
１２・・・回転子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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