(57)【要約】【課題】小形かつ安価な回転電機の回転体の温度計測装置および温度計測方法を得ること。【解決手段】回転電機１００の回転体２００の複数の測定点に設置された複数の温度検出素子と、前記複数の温度検出素子のそれぞれに接続し、前記回転電機の回転軸に設けられた空隙を通して該回転電機の反負荷側に導出された複数の導線１２と、前記回転体の反負荷側に装着され、前記複数の導線の各外部接続端１２ａを所定の間隔を空けて固定保持する外部接続端保持手段３００と、前記回転体２００の停止時に前記各外部接続端１２ａに接続する複数の温度計測チャンネルを有する温度計測器４００と、を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の回転体の複数の測定点に設置された複数の温度検出素子と、
前記複数の温度検出素子のそれぞれに接続し、前記回転電機の回転軸に設けられた空隙を通して該回転電機の反負荷側に導出された複数の導線と、
前記回転体の反負荷側に装着され、前記複数の導線の各外部接続端を所定の間隔を空けて固定保持する外部接続端保持手段と、
前記回転体の停止時に前記各外部接続端に接続する複数の温度計測チャンネルを有する温度計測器と、
を備えたことを特徴とする回転電機の回転体の温度計測装置。
【請求項２】
前記接続端保持手段は、ピンコネクタを含むことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転体の温度計測装置。
【請求項３】
回転電機を運転し、回転体の温度を飽和温度まで上昇させるステップと、
前記回転電機への電力供給を絶ち、前記回転体を停止させるステップと、
前記回転体の停止と同時に前記温度計測器の温度計測を開始させるステップと、
前記複数の導線の各外部接続端と前記温度計測器の各計測チャンネルの各接続端とを接続するステップと、
前記各計測チャンネルで前記各温度検出素子の温度変化を所定時間計測し記録するステップと、
記録された各温度検出素子の時間−温度曲線から、延長法により前記回転体停止直後の前記各測定点の温度を求めるステップと、
を含むことを特徴とする回転電機の回転体の温度計測方法。
【請求項４】
回転電機のブラケットに設置され、該回転電機の回転体の複数の測定点にそれぞれ光線を放射することにより、該測定点の温度を非接触で測定する複数の光学式温度測定器と、  前記複数の光学式温度測定器のそれぞれに接続する複数の温度計測チャンネルを有する温度計測器と、
を備えたことを特徴とする回転電機の回転体の温度計測装置。
【請求項５】
回転電機を運転し、回転体の温度を飽和温度まで上昇させるステップと、
前記回転電機への電力供給を絶ち、前記回転体を停止させるステップと、
前記回転体の停止と同時に前記温度計測器の温度計測を開始させるステップと、
前記複数の測定点の周方向位置を前記複数の光学式温度測定器の光線放射位置に一致させ、該光学式温度測定器による温度測定を開始させるステップと、
前記各計測チャンネルで前記各温度検出素子の温度変化を所定時間計測し記録するステップと、
記録された各温度検出素子の時間−温度曲線から、延長法により前記回転体停止直後の前記各測定点の温度を求めるステップと、
を含むことを特徴とする回転電機の回転体の温度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転体各部の温度を計測する温度計測装置および温度計測方法に関するものであり、小形で、かつ、安価に温度計測ができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
安全増防爆構造の回転電機は、国の防爆検定規定を満足させる必要があり、工場電気設備防爆指針には、爆発性雰囲気に触れる回転電機の回転体の温度許容値が定められている。防爆検定の際には、回転体の温度を検出する必要があり、特に国際規格（ＩＥＣ規格）に整合した安全増防爆構造のＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｃ  ０９３４）では、回転電機の最高表面温度の許容値が規定されているので、回転体の最も温度が高い箇所を検出するために複数の測定点の温度を測定しなければならない。
【０００３】
上記の回転電機の回転体の多点温度計測装置として、従来、回転体内の多数の測定点に取付けられた多数個の温度計測用素子、上記回転体に装着され、上記各温度計測用素子から接続された各接点を切換え外部への少数のチャンネルの接続電線に接続する切換スイッチ手段と、この切換えて取出す出力信号を増幅する増幅器及びノイズを除去するフィルタとを設けた切換装置、上記回転体に装置され上記切換装置からの各接続電線に接続された複数のスリップリング、この各スリップリングに接触する複数のブラシ、固定部に設置され上記ブラシからの接続電線に接続されており、上記切換スイッチ手段へ動作電力を供給する電源部及び切換操作信号を送る切換操作手段と、上記切換装置からの出力信号を増幅して出す増幅器及びノイズを除去するフィルタとを設けた制御装置、及びこの制御装置からの出力を直接又は記録装置を介して受け、上記各計測点の温度の所要の図表を作成して出すデータ処理装置を備えた回転体の多点温度計測装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、回転体に装着された複数の温度検出素子の出力を上記回転体の軸と一体回転する回転軸に設けられたスリップリング及び該スリップリングと接触するブラシからなる入力装置を介して計測装置に入力する装置において、上記入力装置の回転側に、上記温度検出素子の複数出力を時分割処理して直列伝送する信号変換処理装置を取り付け、その伝送出力を上記スリップリング及びブラシを介して静止側に取り出すことを特徴とする回転体の温度計測装置の入力装置もある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−０１４１２８号公報（特許請求の範囲、第２〜３頁、第３〜４図）
【特許文献２】特開昭５６−０１９１９９号公報（特許請求の範囲、第２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来の温度計測装置では、回転中の回転体の複数の測定点の温度をリアルタイムに正確に計測することができるが、切換スイッチ手段、切換装置、スリップリング、切換操作手段および制御装置を用いていたり、時分割信号変換処理装置を用いているので、温度計測装置が複雑で大掛かりとなり、非常に高価なものとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小形かつ安価な回転電機の回転体の温度計測装置および温度計測方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の回転電機の回転体の温度計測装置は、回転電機の回転体の複数の測定点に設置された複数の温度検出素子と、前記複数の温度検出素子のそれぞれに接続し、前記回転電機の回転軸に設けられた空隙を通して該回転電機の反負荷側に導出された複数の導線と、前記回転体の反負荷側に装着され、前記複数の導線の各外部接続端を所定の間隔を空けて固定保持する外部接続端保持手段と、前記回転体の停止時に前記各外部接続端に接続する複数の温度計測チャンネルを有する温度計測器と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、切換スイッチ手段、切換装置、スリップリング、切換操作手段および制御装置や、時分割信号変換処理装置のような大掛かりな装置を用いる必要がない。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、小形かつ安価な温度計測装置を得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる回転電機の回転体の温度計測装置および温度計測方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の温度計測装置を搭載した全閉外扇形かご形誘導電動機の縦断面図、図２は回転体の温度測定箇所を示す図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図１のＢ方向から見た矢視図、図５は実施の形態１の温度計測方法を示す図、図６は各熱電対の温度計測結果を示す図である。
【００１３】
図において、ステータコア１は、珪素鋼等の電磁鋼板を多数積層して円筒状に形成され、複数のスロットにコイル２が装着され、円筒状のフレーム３内に挿入固定されている。ロータコア４は、珪素鋼等の電磁鋼板を多数積層して筒状に形成され、複数のスロット４ａを有している。エンドリング５は、ロータコア４と一体成形され、エンドリング５には、８枚の放熱フィン５ａが取り付けられている。導線１２を通す空隙としての溝６ａを有する回転軸６がロータコア４に挿通され固定されている。ロータコア４、エンドリング５および回転軸６は、回転体２００を構成している。
【００１４】
回転軸６は、ベアリング９、９を介してフレーム３の前後端に嵌合された負荷側ブラケット７および反負荷側ブラケット８により回転自在に支持されている。反負荷側ブラケット８の後方の回転軸６の軸端には、回転電機１００を冷却する冷却ファン１０が装着され、反負荷側ブラケット８には、冷却用ファン１０を覆うカバー１１が取り付けられている。このように構成された回転電機１００は、図示しない電源ユニットからコイル２に電力が供給され、回転駆動される。
【００１５】
図２に示すように、ロータコア４のスロット４ａ内の外周側８箇所と前後のエンドリング各１箇所の合計１０箇所に温度検出素子としての熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10（１２ｂ7〜１２ｂ10は図示省略）が取り付けられ、各導線１２が回転軸６の空隙としての溝６ａを通して回転電機１００の後方（反負荷側）へ引き出されている。溝６ａは孔としてもよい。冷却ファン１０には、フランジ１３ａを介してボルト１３ｂにより中空軸１３が取り付けられ、中空軸１３の後端には円板１４が取り付けられている。各導線１２は、溝６ａおよび中空軸１３の中を通して引き出され、外部接続端１２ａを円板１４の外周から突出させるようにして円板１４の後面に放射状に等間隔に配置され、円板１４にねじ１５ａでねじ止めされる押え板１５により円板１４に固定されている。中空軸１３、円板１４および押え板１５は外部接続端保持手段３００を構成し、その重心位置が回転軸６の回転中心になるように、軸対称形状に形成されている。複数の温度計測チャンネルを有する温度計測器４００は、回転体２００が停止したときに、各計測チャンネルが各外部接続端１２ａに接続される。
【００１６】
次に、図５および図６を参照して、実施の形態１の温度計測方法を説明する。まず、回転電機１００を最大定格負荷で連続運転し、回転体２００の表面温度を飽和点まで上昇させる。次に、回転電機１００への電力供給を絶ち、回転体２００を停止させ、停止と同時に図示しない温度計測器の温度計測をスタートさせる。次に、温度計測器の各計測チャンネルに接続されたワニグチクリップ１６で各導線１２の外部接続端１２ａを掴み、各熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10と各計測チャンネルとを素早く接続し、図６に示すように、各計測チャンネルで回転体２００停止後、所定時間（例えば、１分間）の各熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10の温度変化を計測し記録する。次に、記録された各熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10の時間−温度曲線から、延長法により、回転体２００停止直後の各測定点の温度を求める。
【００１７】
以上、説明したように、実施の形態１の温度計測装置は、汎用機の回転電機の冷却用ファン１０およびカバー１１を改造し、中空軸１３および円板１４を取り付け、回転体２００の回転中に導線１２の外部接続端１２ａが動かないように押え板１５で固定するという、部品数が少ない簡単な構造であり、小形かつ安価である。また、最高温度計測方法は、延長法を用いているので簡便である。また、回転電機１００の負荷側ではなく、邪魔物のない反負荷側（後側）へ導線１２を引き出して温度計測器に接続するので、先端部１２ａとワニグチクリップ１６との接続作業性が良く、足取付方式、フランジ取付方式などの回転電機１００の取付方式の相違に関わらず適用することができる。
【００１８】
実施の形態２．
図７〜１２を用いて、本発明の実施の形態２の回転電機の回転体の温度計測装置および温度計測方法を説明する。図７は実施の形態２の温度計測装置を搭載した全閉外扇形かご形誘導電動機の縦断面図、図８は回転体の温度測定箇所を示す図、図９は図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図１０は図７のＤ方向から見た矢視図、図１１は実施の形態２の温度計測方法を示す図、図１２は各熱電対の温度計測結果を示す図である。これらの図において、図１〜図６に示すものと同等のものには同一の符号を付してその説明は省略する。
【００１９】
冷却ファン１０には、フランジ１３ａを介してボルト１３ｂにより中空軸１３が取り付けられ、中空軸１３の後端には、ねじ１７ａにより支持部材１７が取り付けられ、支持部材１７の後端には、ねじ１８ａにより中空の取付板１８が取り付けられ、取付板１８にはねじ１９ｃによりピンコネクタ１９が取り付けられている。各導線１２は、溝６ａおよび中空軸１３の中を通して引き出され、各先端部をピンコネクタ１９の各内部コネクタピン１９ａに接続され、各内部コネクタピン１９ａは、外部接続端としての各外部コネクタピン１９ｂに接続されている。各外部コネクタピン１９ｂは、所定の間隔を空けてピンコネクタ１９に固定保持されている。中空軸１３、支持部材１７、取付板１８およびピンコネクタ１９は外部接続端保持手段３００を構成し、その重心位置が回転軸６の回転中心になるように、軸対称形状に形成されている。複数の温度計測チャンネルを有する温度計測器４００は、回転体２００が停止したときに、計測用コネクタ２０を介してピンコネクタ１９に接続される。
【００２０】
次に、図１０〜図１２を参照して、実施の形態２の温度計測方法を説明する。まず、回転電機１００を最大定格負荷で連続運転し、回転体２００の表面温度を飽和点まで上昇させる。次に、回転電機１００への電力供給を絶ち、回転体２００を停止させ、停止と同時に温度計測器４００の温度計測をスタートさせる。次に、温度計測器４００の各計測チャンネルに接続された計測用コネクタ２０をピンコネクタ１９に接続することにより、各熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10と各計測チャンネルとを素早く接続し、図１２に示すように、各計測チャンネルで回転体２００停止後、所定時間（例えば、１分間）の各熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10の温度変化を計測し記録する。次に、記録された各熱電対１２ｂ1〜１２ｂ10の時間−温度曲線から、延長法により、回転体２００停止直後の各測定点の温度を求める。
【００２１】
計測用コネクタ２０とピンコネクタ１９とは、５秒以内で接続することができ、図１２にも示されているように、回転体２００の停止後５秒以内に全ての温度測定点の温度計測が同時に開始されるので、回転体２００停止直後の各測定点の温度を、延長法により正確に求めることができる。
【００２２】
以上、説明したように、実施の形態２の温度計測装置は、汎用機の回転電機の冷却用ファン１０およびカバー１１を改造し、中空軸１３、支持部材１７、取付板１８およびピンコネクタ１９を取り付けるという、部品数が少ない簡単な構造であり、小形かつ安価である。また、コネクタ接続を用いているので温度計測を迅速に行うことができ、最高温度計測方法は、延長法を用いているので簡便である。また、回転電機１００の負荷側ではなく、邪魔物のない反負荷側（後側）へ導線１２を引き出して温度計測器４００に接続するので、コネクタ２０、１９の接続作業性が良く、足取付方式、フランジ取付方式などの回転電機１００の取付方式の相違に関わらず適用することができる。
【００２３】
実施の形態３．
図１３〜１８を用いて、本発明の実施の形態３の回転電機の回転体の温度計測装置および温度計測方法を説明する。図１３は実施の形態３の温度計測装置を搭載した全閉外扇形かご形誘導電動機の縦断面図、図１４は図１３の矢印Ｅ方向から見た矢視図、図１５は回転体を矢印Ｅ方向から見た矢視図、図１６は図１５の矢印Ｆ方向から見た展開図、図１７は実施の形態３の温度計測方法を示す図、図１８は各赤外線温度計測器の温度計測結果を示す図である。これらの図において、図１〜図６に示すものと同等のものには同一の符号を付してその説明は省略する。
【００２４】
ロータコア４は、珪素鋼等の電磁鋼板を多数積層して筒状に形成され、複数のスロット４ａを有している。スロット４ａは、異常トルクや振動等の異常現象を抑える目的で、図１６に示すように、回転軸線に対して傾斜して形成され、ロータコア４の一端から他端に至るまでの間にステータコア１のスロットの１ピッチ分ずれるように形成されているのが一般的である。１つのスロット４ａの外周に沿って、深さ２ｍｍ、幅５ｍｍ、ロータコア幅の１／２長さのスロット溝４ｂが形成され、スロット溝４ｂ形成位置から９０°回転した位置のスロット４ａの外周に沿って、ロータコア幅の１／４長さのスロット溝４ｃが形成され、スロット溝４ｃ形成位置からさらに９０°回転した位置のスロット４ａの外周に沿って、ロータコア幅の１／８長さのスロット溝４ｄが形成されている。
【００２５】
回転軸６の負荷側には、軸端キー溝６ｂが形成され、この軸端キー溝６ｂの周方向位置は、スロット溝４ｂの周方向位置と一致させている。負荷側ブラケット７の周方向に９０°ずつずれた４箇所に設置孔を設け、この設置孔に、光学式温度測定器としての４個の赤外線温度測定器２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設置されている。赤外線温度測定器は、温度測定点に向けて赤外線２２を放射することにより、非接触で測定点の温度が計測できる温度測定器である。赤外線温度測定器２１ａ〜２１ｃの半径方向設置位置は、スロット溝４ｂ〜４ｄの半径方向位置と同じで、回転軸線に対する傾斜角度は、スロット溝４ｂ〜４ｄの傾斜角度と同じである。赤外線温度測定器２１ｄの半径方向設置位置は、エンドリング５の半径方向幅内とし、回転軸線に平行に設置する。
【００２６】
反負荷側ブラケット８にも１箇所に設置孔が設けられ、１個の赤外線温度測定器２１ｅが設置されている。その半径方向設置位置は、エンドリング５の半径方向幅内とし、回転軸線に平行に設置する。赤外線温度測定器２１ａ〜２１ｅからの各導線１２は温度計測器４００の各計測チャンネルに接続されている。
【００２７】
赤外線温度測定器２１ａはスロット溝４ｂのロータコア幅の１／２奥の端面の温度を測定し、赤外線温度測定器２１ｂはスロット溝４ｃのロータコア幅の１／４奥の端面の温度を測定し、赤外線温度測定器２１ｃはスロット溝４ｄのロータコア幅の１／８奥の端面の温度を測定し、赤外線温度測定器２１ｄは負荷側のエンドリング５の端面の温度を測定し、赤外線温度測定器２１ｅは反負荷側のエンドリング５の端面の温度を測定する。
【００２８】
次に、図１７〜図１８を参照して、実施の形態３の温度計測方法を説明する。まず、回転電機１００を最大定格負荷で連続運転し、回転体２００の表面温度を飽和点まで上昇させる。次に、回転電機１００への電力供給を絶ち、回転体２００を停止させ、停止と同時に図示しない温度計測器４００の温度計測をスタートさせる。次に、軸端キー溝６ｂの周方向位置を赤外線温度測定器２１ａの位置に一致させることにより、回転体２００のスロット溝４ｂの周方向位置を赤外線温度測定器２１ａの位置に一致させ（この位置決め作業は、サーボモータ等を使用して行うことも可能である。）、赤外線温度測定器２１ａ〜２１ｅによる温度測定をスタートさせる。図１８に示すように、各計測チャンネルで回転体２００停止後、所定時間（例えば、１分間）の各赤外線温度測定器２１ａ〜２１ｅの温度変化を計測し記録する。次に、記録された各赤外線温度測定器２１ａ〜２１ｅの時間−温度曲線から、延長法により、回転体２００停止直後の各測定点の温度を求める。
【００２９】
回転体２００のスロット溝４ｂと赤外線温度測定器２１ａの周方向位置合わせ作業は、３秒以内で行なうことができ、図１８にも示されているように、回転体２００の停止後３秒以内に全ての温度測定点の温度計測が同時に開始されるので、回転体２００停止直後の各測定点の温度を、延長法により正確に求めることができる。
【００３０】
以上、説明したように、実施の形態３の温度計測装置は、汎用機の回転電機のロータコア４にスロット溝４ｂ、４ｃ、４ｄを設け、負荷側ブラケット７および反負荷側ブラケット８に赤外線温度測定器２１ａ〜２１ｅを設置するという、部品数が少ない簡単な構造であり、小形かつ安価である。また、各導線１２は、はじめから温度計測装置４００に接続されているので温度計測を迅速に行うことができ、最高温度計測方法は、延長法を用いているので簡便である。
【００３１】
また、赤外線を放射することにより測定点の温度を測定する赤外線温度測定器を用いた人手を介さない温度計測方法であり、作業範囲の制限がないため、足取付方式、フランジ取付方式などの回転電機１００の取付方式の相違に関わらず適用することができる。また、実施の形態１及び実施の形態２の温度計測装置に対し、温度測定点に熱電対などの温度検出素子を取付ける必要がないため、測定準備時間を短縮することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態３では、赤外線温度測定器を用いた場合について説明したが、光学式温度測定器としては、レーザ光式温度測定器を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の回転電機の回転体の温度計測装置は、安全増防爆構造の回転電機の防爆検定に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態１の温度計測装置を搭載した全閉外扇形かご形誘導電動機の縦断面図である。
【図２】回転体の温度測定箇所を示す図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図１の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。
【図５】実施の形態１の温度計測方法を示す図である。
【図６】各熱電対の温度計測結果を示す図である。
【図７】実施の形態２の温度計測装置を搭載した全閉外扇形かご形誘導電動機の縦断面図である。
【図８】回転体の温度測定箇所を示す図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】図７の矢印Ｄ方向から見た矢視図である。
【図１１】実施の形態２の温度計測方法を示す図である。
【図１２】各熱電対の温度計測結果を示す図である。
【図１３】実施の形態３の温度計測装置を搭載した全閉外扇形かご形誘導電動機の縦断面図である。
【図１４】図１３の矢印Ｅ方向から見た矢視図である。
【図１５】回転体を矢印Ｅ方向から見た矢視図である。
【図１６】図１５の矢印Ｆ方向から見た展開図である。
【図１７】実施の形態３の温度計測方法を示す図である。
【図１８】各赤外線温度測定器の温度計測結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ステータコア
２  コイル
３  フレーム
４  ロータコア
４ａ  スロット
４ｂ，４ｃ，４ｄ  スロット溝
５  エンドリング
６  回転軸
６ａ  溝
６ｂ  軸端キー溝
７  負荷側ブラケット
８  反負荷側ブラケット
９  ベアリング
１０  冷却用ファン
１１  カバー
１２  導線
１２ａ  外部接続端
１２ｂ1，１２ｂ2，１２ｂ3，１２ｂ4，１２ｂ5、１２ｂ6  熱電対（温度検出素子）
１３  中空軸
１４  円板
１５  押え板
１６  ワニグチクリップ
１７  支持部材
１８  取付板
１９  ピンコネクタ
１９ａ  内部用コネクタピン
１９ｂ  外部用コネクタピン
２０  計測用コネクタ
２１ａ〜２１ｅ  赤外線温度測定器
２２  赤外線
１００  回転電機
２００  回転体
３００  外部接続端保持手段
４００  温度計測器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005274520.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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