JP2008109806A - センサ付icタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出装置および当該回転電機の異常検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】異常を検出するための準備が容易にでき、異常発生部位を容易かつ具体的に特定できる回転電機、回転電機の異常検出装置および回転電機の異常検出方法を提供する。
【解決手段】センサ付きICタグ適用回転電機1Aは、物理量の一例である温度を検出する温度センサを持ち検出した温度を時間とともに記憶する温度センサ付きICタグ3Aと、温度センサ付きICタグ3Aが記憶した情報を無線で通信して読み出すICタグリーダ4とを設置して構成される。
【選択図】 図1
【解決手段】センサ付きICタグ適用回転電機1Aは、物理量の一例である温度を検出する温度センサを持ち検出した温度を時間とともに記憶する温度センサ付きICタグ3Aと、温度センサ付きICタグ3Aが記憶した情報を無線で通信して読み出すICタグリーダ4とを設置して構成される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、回転電機および回転電機の異常を検出する装置および方法に係り、特に、異常を検出するための準備が容易にでき、異常発生部位を容易かつ具体的に特定できるセンサ付ICタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出装置および当該回転電機の異常検出方法に関する。
一般に、回転電機の異常検出装置および方法においては、定期検査時に回転電機の運転を停止し、目視などで固定子、回転子の固定子巻線の絶縁劣化状況を調べる絶縁診断装置および方法や、運転中に固定子巻線の温度を計測して異常過熱などを監視する装置および方法がある。また、運転中の異常検出装置および方法として、固定子巻線で発生する部分放電による高周波電流を計測するオンライン絶縁診断装置および方法などがある。
運転中の回転電機の異常検出(オンライン絶縁診断)装置および方法としては、例えば、特開平4−299051号公報(特許文献1)に開示されるように、運転中に部分放電を検出するために固定子巻線コイルの鉄心出口の表面が低電圧部に検出用の電極を設けて、固定子巻線絶縁層内で発生する部分放電に起因した高周波電流を検出する方法がある。
また、発電機の異常検出装置および方法としては、例えば、特開2002−71742号公報(特許文献2)に開示されるように、発電機に接続された相分離母線の内部導体と静電的に結合したセンサ(部分放電計測回路)を用いて、部分放電による高周波電流を検出する方法がある。
特開平4−299051号公報
特開2002−71742号公報
上述した特許文献1に開示される回転電機の異常検出方法においては、検出対象となる固定子コイル毎に部分放電を検出するセンサを設置する必要があり、検出センサと検出器はリード線で配線する必要がある。このため、センサ数が多くなるとリード線の配線が困難となり、特に水素ガスで冷却する方式の発電機においてはリード線を機外に取出すための計測端子の制約がある。それ故に設置するセンサ数が制限される結果、異常が検出できないことがあるという課題があった。
尚、上記課題は、固定子に限らず回転子の場合も同様である。すなわち、リード線の配線が困難となる点および計測端子の制約がある点は回転子の場合にも存在する課題である。特に、リード線の配線については、動作時に回転する回転子の方が固定子の場合よりも困難といえる。
一方、上述した特許文献2に開示される相分離母線にセンサを設置する方式の回転電機の異常検出方法においては、各相の全コイルでの異常が相分離母線に重畳しているために異常の発生したコイルが特定できないという課題があった。
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、異常を検出するための準備が容易にでき、異常発生部位を容易かつ具体的に特定できる回転電機の異常検出方法および回転電機の異常検出装置を提供することを目的とする。
本発明に係るセンサ付ICタグ適用回転電機は、上述した課題を解決するために、物理量を検出するセンサを有し、前記センサが検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きICタグと、前記センサ付きICタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すICタグリーダとを設置したことを特徴とする。
本発明に係るセンサ付ICタグ適用回転電機の異常検出装置は、上述した課題を解決するために、物理量を検出するセンサを有し、検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きICタグと、前記センサ付きICタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すICタグリーダとを設置した回転電機の異常の有無を判定する異常検出装置であり、前記異常検出装置は、前記ICタグリーダからデータの通信を行う通信インターフェイスと、前記ICタグリーダから取得した物理量および時間の情報に基づき異常の有無を判定する異常判定手段と、前記異常判定部の判定結果を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係るセンサ付ICタグ適用回転電機の異常検出方法は、上述した課題を解決するために、センサ付きICタグ適用回転電機のセンサ付きICタグが計測し記憶した物理量および時間の情報をICタグリーダで無線的に読み出し、前記ICタグリーダが読み出した情報に基づき前記センサ付きICタグ適用回転電機に異常が生じているか否かを判断することを特徴とする。
本発明によれば、無線でデータを送信できるセンサ付ICタグを使用するので、センサにリード線を結線する必要がなく配線上の制約がなくなり、回転電機の異常を検出するための準備が容易にできる。
また、配線上の制約がなくなるので、回転電機の回転子および固定子に多数のセンサ付ICタグを設置することができ、センサ付ICタグが計測した物理量を監視することで、回転電機の異常発生部位を容易かつ具体的に特定できる。
以下、本発明に係るセンサ付きICタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出方法およびセンサ付きICタグ適用回転電機の異常検出装置について、添付の図面を参照して説明する。尚、センサ付きICタグ適用回転電機とは、回転電機の状態を表す物理量を検知して、検知した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きICタグと、センサ付きICタグが取得したデータをセンサ付きICタグと無線データ通信することによって取得するICタグリーダとを備えて構成された回転電機をいう。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Aおよび本発明の第1の実施の形態に係る異常検出装置(以下、第1の異常検出装置とする)2Aの構成と、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと第1の異常検出装置2Aとの接続状態を示す概略図である。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Aおよび本発明の第1の実施の形態に係る異常検出装置(以下、第1の異常検出装置とする)2Aの構成と、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと第1の異常検出装置2Aとの接続状態を示す概略図である。
第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aは、回転電機の状態を表す物理量(図1では温度を例に説明する)をセンサ付きICタグ3(図1に示される例では温度センサ付きICタグ3A)と、この温度センサ付きICタグ3Aが取得したデータを温度センサ付きICタグ3Aと無線データ通信することによって取得するICタグリーダ4とを備える。
ここで、符号5は回転電機のケーシング、6はICタグリーダ4と第1のセンサ付きICタグ適用回転電機外部の第1の異常検出装置2Aとを電気的に接続する接続ケーブル、7は回転子、8は回転子巻線、9は固定子である。
第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1AのICタグリーダ4は、温度センサ付きICタグ3Aと無線データ通信可能な位置に適宜据え付けることができる。例えば、図1に示されるように、ケーシング5の内面側であり、かつ、回転軸の近傍にICタグリーダ4を配置する。この結果、温度センサ付きICタグ3Aと無線データ通信でき、かつ、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機外部の第1の異常検出装置2Aと接続ケーブル6を介して電気的に接続できる。
第1の異常検出装置2Aとは、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aの異常を検知する機能を有する装置である。第1の異常検出装置2Aは、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aが備えるICタグリーダ4と接続ケーブル6を介して電気的に接続して温度センサ付きICタグ3Aが取得した温度の時間変化に基づき異常の有無を判断する。
図1に示される第1のセンサ付きIC適用回転電機1Aでは、回転子7の異常を検出できるように温度センサ付きICタグ3Aが回転子7の巻線8上に配置される。温度センサ付きICタグ3AとICタグリーダ4とは無線通信することができるので、配線コード等は不要であり、回転体である回転子7上に温度センサ付ICタグ3Aを多数設置してもリード線の配線が困難となることはない。
回転子巻線8上に配置された温度センサ付きICタグ3Aは、所定の時間に測定した温度を測定時間の情報と共に内蔵されるメモリ(図1において省略)に記録し、測定結果のデータ(温度および時間の情報)を蓄積する。温度センサ付きICタグ3Aに記憶された温度測定結果および測定時間の情報は、温度センサ付きICタグ3Aと無線通信することによってICタグリーダ4へ送信される。
第1の異常検出装置2Aでは、第1のセンサ付きIC適用回転電機1AのICタグリーダ4と接続ケーブル6を介して電気的に接続されているので、ユーザが第1の異常検出装置2Aを操作することによってICタグリーダ4の動作を制御(操作)することができる。ユーザは、ICタグリーダ4を操作することによって、それぞれの温度センサ付きICタグ3Aに記憶された測定結果のデータを、第1の異常検出装置2Aに収集することができる。第1の異常検出装置2Aは、収集した測定結果のデータに基づき第1のセンサ付きIC適用回転電機1Aの回転子7の異常の有無を判断する。
図2は、本発明に係るセンサ付きIC適用回転電機のセンサ付きICタグ3およびこのセンサ付きICタグ3と無線通信を行いセンサ付きICタグ3から情報を読み出すICタグリーダ4の構成概略を示した概略図である。尚、図2において、センサ付きICタグ3およびICタグリーダ4内に示される実線は情報の流れを、破線はエネルギーの流れを表している。
図2に示されるように、センサ付きICタグ3は、ICタグリーダ4と通信する信号や情報(以下、単に通信信号とする)10を含む電磁波を送受信するアンテナ11と、アンテナ31を介して受信した電磁波に対して変調および復調を行う変復調部12と、物理量を検知し取得するセンサ13と、センサ13で取得した情報を記憶するメモリ14と、タイマーを内蔵する時計15と、動作電力の供給を行う電源部16と、電源部16へ電力を供給するバッテリー17と、センサ付きICタグ3を制御する制御部18とを備える。
変復調部12は、送受信される信号10に対して、記録、送信等に適した変換を行う機能(変調機能および復調機能)を有すると共に通信信号10のフィルタ機能を有し、通信信号10に重畳する部分放電等によるノイズ成分を除去することができる。メモリ14は、例えば、不揮発性のメモリで構成される記憶媒体である。制御部18は、例えば、メモリ14の情報記憶手順に関する情報等の制御に必要な情報を有し演算処理を行う。
尚、センサ付きICタグ3は、一例として、バッテリー17を内蔵したアクティブタイプのものを採用している。従って、バッテリー17が消耗する前に定期的にセンサ付きICタグ3そのものを交換することを前提としており、通常は、ICタグリーダ4から読出信号10を受信しないと、測定結果などの情報を発信しないように構成される。
一方、ICタグリーダ4は、センサ付きICタグ3との通信信号10を送受信するアンテナ20と、アンテナ20を介して受信した電磁波の変調および復調を行う変復調部21と、動作電力の供給を行う電源部22と、ICタグリーダ4の制御を行う制御部23とを備える。
尚、センサ付きICタグ3およびICタグリーダ4は、電磁波に周波数変調またはデジタル変調を行い、データ読み出し開始指令信号等の各種信号および測定結果を送受信している。これは、部分放電等によるノイズと必要な信号または情報との区別を容易にするためである。
また、ICタグリーダ4のアンテナ20、変復調部21、電源部22、および、制御部23は、それぞれ、センサ付きICタグ3のアンテナ11、変復調部12、電源部16、および、制御部18と実質的に同じ動作をする構成要素である。
ICタグリーダ4は、読出信号10をセンサ付きICタグ3へ伝送することで、センサ付きICタグ3と無線通信してセンサ付きICタグ3から情報を読み出すことができる。ICタグリーダ4がセンサ付きICタグ3から受け取った測定データは、接続ケーブル6を介して上位装置である異常検出装置2へ入力される。
図3は、センサ付きICタグ3のメモリ14に記憶される情報構成の一例を説明する説明図である。
メモリ14に記憶される情報の一例は、図3に示されるように、データ最大容量、保持データ数、前回データ消去日時、シリアルナンバー(No.)、データ記憶領域数(例えば、1024領域)、および、ICタグの識別情報(ICタグのID番号)の情報を有する。
図1に示される温度センサ付きICタグ3Aのメモリ14の場合、温度センサとシリアルナンバーの一つを対応させて、この一のシリアルナンバーと対応する一のデータ記憶領域に温度の測定結果を測定時刻と対応させて記憶する。図3に示されるメモリ14の場合、一つのデータ記憶領域に1024個の計測結果を記憶することができるので、1024領域あるデータ記憶領域を全て使用すれば、1024領域×1024個のデータを記憶できる。また、ICタグの識別情報(ICタグのID番号)の情報は、各温度センサ付ICタグ固有のものであるから、計測した温度と計測箇所(温度センサ付きICタグ3Aの取付位置)が一対一で対応可能である。
第1のセンサ付きIC適用回転電機1Aによれば、センサ(温度センサ)への配線が不要なので、回転体である回転子7の上にセンサ付ICタグ3(温度センサ付きICタグ3A)を設置することができる。また、配線上の制約からセンサの取付個数が制限されることもないので、多数の温度センサ付きICタグ3Aを設置することができる。
従って、第1のセンサ付きIC適用回転電機1Aでは、温度センサ付きICタグ3A単位に温度推移を監視でき、回転子7の異常発生時刻および発生箇所を具体的に特定することができる。また、センサ(温度センサ)への配線が不要なので、回転電機動作時においてもユーザが回転電機の異常検出のために要する作業を安全に行うことができる。
図4は、第1の異常検出装置2Aの機能構成を示した機能ブロック図である。
図4によれば、第1の異常検出装置2Aは、装置外部のICタグリーダ4との通信インターフェイス(以下、インターフェイスをI/Fとする)である通信I/F部26と、ICタグリーダ4が温度センサ付きICタグ3Aから読み出した測定結果(測定データ27)等の電子情報を記録するデータ記録部28と、収集した測定結果のデータに基づき異常判定の対象となる第1のセンサ付きIC適用回転電機1Aが異常か否かを判定する異常判定手段としての異常判定部29と、ユーザから操作を受け付けるマンマシンインターフェイスとしての操作部30と、異常判定部29の判定結果等の情報を画面表示する出力手段としての表示部31と、上記各部26,28,29,30,31を制御する制御部32とを備える。
通信I/F部26は、接続ケーブル6を介してICタグリーダ4と電気的に接続されておりICタグリーダ4が読み出した測定結果(測定データ27)を受信する。受信した測定データ27は、データ記録部28に記録される。
異常判定部29は、測定データ27に基づき測定された回転子巻線8の温度が予め設定された閾値(しきい値)を超えているか否かで異常か否(正常)かを判断する。回転子巻線8の温度が上昇する原因としては、回転子巻線8が短絡した場合等の通常とは異なる状態、すなわち、異常事態が生じたものと考えられる。そこで、異常判定部29は、所定の温度(閾値)を超えていた場合には第1のセンサ付きIC適用回転電機1Aが異常であると判定する。異常判定結果の情報は制御部32に送られる。
制御部32は、異常判定部29から受け取った異常判定結果の情報に基づき異常判定結果を画像表示する表示情報を表示部31へ送る。表示情報を受け取った表示部31には、異常判定部29が判断した異常判定結果が可視的に表示される。
第1の異常検出装置2Aによれば、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aにおいて温度センサ付きICタグ3Aが計測しメモリ14に記憶した測定温度および測定時間の情報をICタグリーダ4に読み出させて取得した測定温度および測定時間の情報に基づいて温度が上昇し過ぎていないか、すなわち、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに異常が生じていないかを判断することができる。
次に、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aの異常検出方法(以下、第1の異常検出方法とする)について説明する。
第1の異常検出方法とは、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aにおいて温度センサ付きICタグ3Aが計測し記憶した測定温度および測定時間の情報をICタグリーダ4が読み出し、ICタグリーダ4が読み出した情報に基づき第1の異常検出装置2Aが第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに異常が生じているか否かを判断する方法である。
第1の異常検出方法によれば、センサ(温度センサ)への配線が不要なので異常検出が安全かつ容易になる。また、センサ(温度センサ)の取付個数も制限されることがなく各センサ(温度センサ付きICタグ3A)が所定の時間間隔で回転子巻線8の温度を測定し、測定結果を時間と共に記憶するので回転子巻線8の温度推移が把握できる。従って、回転電機の異常発生の原因究明、発生時間および発生場所の特定が容易になる。
上述したように、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1A、第1の異常検出装置2Aおよび第1の異常検出方法によれば、回転子巻線8の温度を測定する温度センサがリード線を必要としないので、回転体である回転子7の上に配置することができ配線などの制約がなく、多数のセンサ付ICタグ3(温度センサ付きICタグ3A)を設置することができる。故に、物理量としての回転子巻線8の温度を監視することで、回転子巻線8が短絡した場合等に生じる回転子巻線8の温度上昇等の異常を検出し、かつ、異常値が検出された位置(温度センサ付きICタグ3A)を具体的に特定することができる。
尚、図1によれば、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aでは、ICタグリーダ4が2つ設置されているが、必ずしも2つに限られない。温度センサ付きICタグ3Aの個数やバックアップ等の設計要求に基づきICタグリーダ4の個数は任意に設定できる。また、取付位置についても、温度センサ付きICタグ3Aと無線で通信してデータの読み出しが可能な範囲内において任意である。
さらに、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aは、第1の異常検出装置2Aを定常的に備えていても良い。すなわち、自ら回転電機(回転子7)の異常を検出する機能(自己異常検出機能)を有するICタグ適用回転電機を構成することもできる。
[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Bは、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに対して、センサ付きICタグ3の取付位置、すなわち、監視部位が相違する。具体的には、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aが回転子巻線8に温度センサ付きICタグ3Aを設置して構成されているのに対して、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bでは、センサ付きICタグ3を固定子9に設置して構成されている点で相違する。
本発明の第2の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Bは、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに対して、センサ付きICタグ3の取付位置、すなわち、監視部位が相違する。具体的には、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aが回転子巻線8に温度センサ付きICタグ3Aを設置して構成されているのに対して、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bでは、センサ付きICタグ3を固定子9に設置して構成されている点で相違する。
しかしながら、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bは、その他の点で第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと実質的に相違しない。そこで、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bの説明では、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに対する相違点を中心に説明し、実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bの構成は、センサ付きICタグ3を除き実質的に異ならない。すなわち、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bの構成は、センサ付きICタグ3を除けば、図1に示される第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに対して、符号1Aおよび2Aを符号1Bおよび2Bと読み替えたものと実質的に同じである。続いて、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bに設置するセンサ付きICタグ3について説明する。
図5は、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bにおいて、図1に示されるI−I線に沿う方向の断面を示した断面図である。
図5に示されるように、センサ付きICタグ3Bを、固定子9の固定子巻線スロット36に納められた固定子巻線37を固定するためのスロット楔38に設置する。スロット楔38は、一つの固定子巻線スロット36で複数に分割されているので、各スロット楔38に1個または複数個の圧力センサ付ICタグ3Bを設置することができる。尚、図5に示される符号39は固定子9を冷却するための冷却ダクトである。固定子9の異常を検知するために物理量を検知するセンサ付きICタグ3Bのセンサ13としては、例えば、部分放電を検知するセンサ(部分放電センサ)や圧力を検知するセンサ(圧力センサ)を用いる。
例えば、センサ13に高周波電流を計測する部分放電センサを用いた部分放電センサ付きICタグ3Bをスロット楔38に設置して構成される第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bでは、固定子巻線37における部分放電の発生状況を監視することができる。
固定子巻線37で部分放電が発生すると固定子巻線37に流れている50Hz又は60Hzの交流電流に高周波電流が重畳する。従って、センサ付きICタグ3Bの部分放電センサが固定子巻線37を流れる高周波電流を計測し時間と共にメモリ14に記憶することで、固定子巻線37における部分放電の有無が監視できる。
尚、固定子巻線37に重畳する高周波電流には、ノイズに起因する高周波電流が含まれる場合があるが、部分放電センサ付きICタグ3Bは、部分放電による高周波電流の発生を感度良く計測することができる。なぜならば、部分放電センサ付ICタグ3Bは、固定子巻線37の近傍に配置されるので、静電的、誘導的に強く結合される結果、GHz帯の高周波電流も検出できる。一方、ノイズに起因する高周波電流の周波数帯域はMHzからGHzであり、その多くは、GHz以下である。つまり、高周波電流の周波数が高い帯域(数百MHzから数GHz)では、ノイズ成分はほとんどなくなるので、信号強度が小さくなってもS/N比(Signal to Noise Ratio)は向上するからである。
また、他の例として、圧電素子を使用した圧力センサを用いた圧力センサ付きICタグ3Bをスロット楔38に設置して構成される第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bでは、スロット楔38に加わる応力の時間変化を監視することができる。スロット楔38は、固定子巻線37が電磁力により振動するので、スロット楔38には繰り返し応力が加わる。スロット楔38または固定子巻線37が熱などによる劣化に因りその固定力が変化すると、圧電素子に生じる電圧の波形(振幅または周期)が変化する。
従って、圧力センサ付きICタグ3Bの圧力センサ13から入力される電圧値を時間と共にメモリ14に記憶することで、スロット楔38または固定子巻線37の固定力を監視することができるので、スロット楔38または固定子巻線37の劣化(異常)を検出することができる。
尚、本発明の第2の実施の形態に係る異常検出装置(第2の異常検出装置)2Bは、第1の異常検出装置2Aに対して、取得する物理量および異常判定部29が異常の有無を判定する閾値が相違するが、実質的な構成および作用は第1の異常検出装置2Aと相違しないので説明を省略する。また、本発明の第2の実施の形態に係る異常検出方法も、取得する物理量が相違する点を除き、第1の異常検出方法と実質上の相違はないので説明を省略する。
上述したように、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1B、第2の異常検出装置2Bおよび第2の異常検出方法によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、固定子巻線37(またはスロット楔38)に多数のセンサ付ICタグ3(部分放電センサ付きICタグまたは圧力センサ付きICタグ3B)を設置することができる。故に、物理量としての高周波電流または応力(圧電素子に加わる力に起因して生じる電圧)を監視することで、固定子巻線37の異常発生箇所、すなわち、異常を検知したセンサ付きICタグ3Bを特定することができる。
尚、上述した説明では、センサ13が部分放電センサの場合と圧力センサの場合とで分けて説明しているが、スロット楔38に部分放電センサ付きICタグ3Bと圧力センサ付きICタグ3Bの両方を設置しても良い。また、ICタグリーダ4が設置される位置および個数については、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aの場合と同様である。さらに、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bが第2の異常検出装置2Bを定常的に備えていても良い点も第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと同様である。
[第3の実施の形態]
本発明の第3の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Cは、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bに対して、センサ付きICタグ3の取付位置、すなわち、監視部位が相違する。具体的には、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bでは、センサ付きICタグ3を固定子9に設置して構成されているのに対して、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cでは、回転子7にセンサ付きICタグ3を設置して構成されている点で相違する。
本発明の第3の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Cは、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bに対して、センサ付きICタグ3の取付位置、すなわち、監視部位が相違する。具体的には、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bでは、センサ付きICタグ3を固定子9に設置して構成されているのに対して、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cでは、回転子7にセンサ付きICタグ3を設置して構成されている点で相違する。
しかしながら、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cは、その他の点で第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bと実質的に相違しない。そこで、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cの説明では、第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bに対する相違点を中心に説明し、実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cの構成は、センサ付きICタグ3を除き第2のセンサ付きICタグ適用回転電機1Bおよび第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと実質的に異ならない。すなわち、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cの構成は、センサ付きICタグ3を除けば、図1に示される第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに対して、符号1Aおよび2Aを符号1Cおよび2Cと読み替えたものと実質的に同じである。続いて、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cに設置するセンサ付きICタグ3について説明する。
図6は、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cにおいて、図1に示されるI−I線に沿う方向の断面を示した断面図である。
図6に示されるように、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cでは、例えば、回転子7の外周面の内側(回転軸側)に回転軸に沿う方向にセンサ付ICタグ3Cを配置している。
センサ付ICタグ3Cが検出する物理量は例えば光である。すなわち、光センサ付ICタグ3Cである。また、発光の検出対象は固定子巻線37である。固定子巻線37は固定子巻線スロット36に納められており、固定子巻線37の外表面は接地電位となるように半導電層40が設けられている。
半導電層40が、熱や振動などにより欠損すると固定子巻線37と固定子巻線スロット36間で放電が発生する。放電に起因して生じた光は、固定子9の鉄心に設けられている冷却ダクト39の開口部から光センサ付ICタグ3Cへ届く。光センサ付ICタグ3Cは、固定子巻線37と固定子巻線スロット36間で発生した光を検知して発光の有無を時間と共に記録する。
光センサ付きICタグ3Cを回転子7に設置して構成される第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cでは、光センサ付ICタグ3Cが計測した光および計測時間の情報をICタグリーダ4と無線で送信できるので、光センサとの結線を行うリード線が不要となり、リード線の配線に伴う光センサ付ICタグ3Cの設置場所の制約を解消できる。
また、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cでは、光センサ付ICタグ3Cを回転子7上に配置することで、回転子7が一回転する間に光センサ付ICタグ3Cが全ての固定子巻線37の当該箇所と対向することになり、異常を発生した固定子巻線37を特定することができる。
尚、本発明の第3の実施の形態に係る異常検出装置(第3の異常検出装置)2Cは、第1の異常検出装置2Aに対して、取得する物理量および異常判定部29が異常の有無を判定する閾値が相違するが、実質的な構成および作用は第1の異常検出装置2Aと相違しないので説明を省略する。また、本発明の第3の実施の形態に係る異常検出方法も、取得する物理量が相違する点を除き、第1の異常検出方法と実質上の相違はないので説明を省略する。
上述したように、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1C、第3の異常検出装置2Cおよび第3の異常検出方法によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、回転体である回転子7に多数のセンサ付ICタグ3(光センサ付きICタグ3C)を設置することができる。故に、物理量としての光を監視することで、全ての固定子コイルを監視することができ、ICタグリーダ4(図6において省略)の測定タイミングと回転子7の回転位相とを比較すれば、異常な物理量(光)を発した固定子巻線37を特定することができる。
尚、ICタグリーダ4が設置される位置および個数については、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aの場合と同様である。また、第3のセンサ付きICタグ適用回転電機1Cが第3の異常検出装置2Cを定常的に備えていても良い点も第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと同様である。
[第4の実施の形態]
図7は、本発明の第4の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第4のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Dの構成を概略的に示す概略図である。
図7は、本発明の第4の実施の形態に係るセンサ付きICタグ適用回転電機(以下、第4のセンサ付きICタグ適用回転電機とする)1Dの構成を概略的に示す概略図である。
図7に示されるように、第4のセンサ付きICタグ適用回転電機1Dは、固定子巻線38にセンサ付きICタグ3Dを設置して構成される点で第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、第4のセンサ付きICタグ適用回転電機1Dの説明では、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aに対する相違点を中心に説明し、実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
第4のセンサ付きICタグ適用回転電機1Dは、センサ付きICタグ3Dを固定子巻線37の端部の絶縁層に設置する。固定子巻線37の端部は、絶縁層で被覆されているがその表面は固定子巻線37の内部導体と同じ電圧になる。
固定子巻線37の端部に部分放電センサ付ICタグ3Dを設置して構成される第4のセンサ付きICタグ適用回転電機1Dによれば、部分放電センサ付ICタグ3Dが固定子巻線37で部分放電が発生した際に生じる高周波電流を測定し、その変化を捉えることで固定子巻線37の絶縁層の劣化状況を知ることができる。
固定子巻線37の絶縁層は、熱、電気、機械、環境などの要因で絶縁劣化が進展し、絶縁層内に空隙などの欠陥が増加すると、縁層内の欠陥で部分放電が発生する。部分放電に伴い発生する高周波電流の大きさや数は、縁層内の欠陥の状況で変化する。つまり、部分放電センサ付ICタグ3Dが測定する高周波電流の大きさ、数の時間変化を監視すれば、固定子巻線37の絶縁層の状態を把握できる。
尚、本発明の第4の実施の形態に係る異常検出装置(第4の異常検出装置)2Dは、第1の異常検出装置2Aに対して、取得する物理量および異常判定部29が異常の有無を判定する閾値が相違するが、実質的な構成および作用は第1の異常検出装置2Aと相違しないので説明を省略する。また、本発明の第4の実施の形態に係る異常検出方法も、取得する物理量が相違する点を除き、第1の異常検出方法と実質上の相違はないので説明を省略する。
上述したように、第4のセンサ付きICタグ適用回転電機1D、第4の異常検出装置2Dおよび第4の異常検出方法によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、固定子巻線37の端部に多数のセンサ付ICタグ3(部分放電センサ付きICタグ3D)を設置することができる。また、部分放電センサ付ICタグ3Dを設置しても固定子巻線37の高電圧部を接地電位部と橋絡することがないので、固定子巻線37の絶縁特性を低下することがない。
物理量としての高周波電流を監視することで、固定子巻線37の異常発生箇所(固定子巻線37の絶縁層の絶縁劣化箇所)、すなわち、異常を検知したセンサ付きICタグ3Dを特定することができる。
尚、ICタグリーダ4が設置される位置および個数については、第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aの場合と同様である。また、第4のセンサ付きICタグ適用回転電機1Dが第4の異常検出装置2Dを定常的に備えていても良い点も第1のセンサ付きICタグ適用回転電機1Aと同様である。
本実施の形態によれば、センサ付ICタグ1は、ICタグリーダ2と無線データ通信可能であるので、リード線などが不要であり、センサ付ICタグ1には、固有の識別コードが設けられており、絶縁劣化が進行したコイルを特定することができる。
以上、本発明によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、回転子7および固定子9に多数のセンサ付ICタグ3を設置することができる。そして、計測した物理量を監視することで、回転子7および固定子9の状態を監視することができる。
この結果、異常を検出するための準備が容易かつ安全に行うことができる。また、回転子7および固定子9で検出された異常発生箇所がセンサ付ICタグ3の設置位置と対応するので異常発生箇所を容易かつ具体的に特定できる。
本発明は、上述した発明の実施の形態で説明した形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、ICタグリーダ4は、可搬型記憶メモリに情報を記録できるように構成しても良い。この場合、センサ付きICタグ3から受け取った測定データを、可搬型記憶メモリを介して異常検出装置2へ入力することもできる。
また、異常検出装置2は、出力手段としての表示部31を備えているが、この出力手段は、異常判定部29が異常の有無を判定した結果をユーザへ伝達可能であれば表示部31に限らず何でも良い。例えば、異常判定部29が異常の有無を判定した結果を印字出力する印字出力部や、音声出力する音声出力部であっても良い。
1(1A,1B,1C,1D) センサ付きICタグ適用回転電機
2(2A,2B,2C,2D) 異常検出装置
3(3A,3B,3C,3D) センサ付きICタグ
4 ICタグリーダ
5 ケーシング
6 接続ケーブル
7 回転子
8 回転子巻線
9 固定子
10 通信信号
11 アンテナ
12 変復調部
13 センサ
14 メモリ
15 時計
16 電源部
17 バッテリー
18 制御部
20 アンテナ
21 変復調部
22 電源部
23 制御部
26 通信I/F部
27 測定データ
28 データ記録部
29 異常判定部
30 操作部
31 表示部
32 制御部
36 固定子巻線スロット
37 固定子巻線
38 スロット楔
39 冷却ダクト
40 半導電層
2(2A,2B,2C,2D) 異常検出装置
3(3A,3B,3C,3D) センサ付きICタグ
4 ICタグリーダ
5 ケーシング
6 接続ケーブル
7 回転子
8 回転子巻線
9 固定子
10 通信信号
11 アンテナ
12 変復調部
13 センサ
14 メモリ
15 時計
16 電源部
17 バッテリー
18 制御部
20 アンテナ
21 変復調部
22 電源部
23 制御部
26 通信I/F部
27 測定データ
28 データ記録部
29 異常判定部
30 操作部
31 表示部
32 制御部
36 固定子巻線スロット
37 固定子巻線
38 スロット楔
39 冷却ダクト
40 半導電層
Claims (10)
- 物理量を検出するセンサを有し、前記センサが検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きICタグと、前記センサ付きICタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すICタグリーダとを設置したことを特徴とするセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記ICタグリーダが取得した物理量および時間の情報に基づき異常の有無を判定する異常判定部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記センサ付きICタグは、回転子に設置され、前記回転子の回転子巻線に関する物理量を測定して記憶することを特徴とする請求項1または2記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記センサ付きICタグのセンサは、前記回転子巻線の温度を計測する温度センサであることを特徴とする請求項3記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記センサ付きICタグは、回転子に設置され、前記回転子の外周方向に配置される固定子の固定子巻線に関する物理量を測定して記憶することを特徴とする請求項1または2記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記センサ付きICタグのセンサは、前記固定子巻線で生じた部分放電に因る発光を検知するセンサであることを特徴とする請求項5記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記センサ付きICタグは、固定子に設置され、前記固定子に関する物理量を測定して記憶することを特徴とする請求項1または2記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 前記センサ付きICタグのセンサは、前記固定子巻線に流れる高周波電流を検知するセンサおよび前記固定子のスロット楔に加わる圧力を計測するセンサであることを特徴とする請求項7記載のセンサ付きICタグ適用回転電機。
- 物理量を検出するセンサを有し、検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きICタグと、前記センサ付きICタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すICタグリーダとを設置した回転電機の異常の有無を判定する異常検出装置であり、
前記異常検出装置は、前記ICタグリーダからデータの通信を行う通信インターフェイスと、
前記ICタグリーダから取得した物理量および時間の情報に基づき異常の有無を判定する異常判定手段と、
前記異常判定部の判定結果を出力する出力手段とを備えることを特徴とするセンサ付きICタグ適用回転電機の異常検出装置。 - センサ付きICタグ適用回転電機のセンサ付きICタグが計測し記憶した物理量および時間の情報をICタグリーダで無線的に読み出し、
前記ICタグリーダが読み出した情報に基づき前記センサ付きICタグ適用回転電機に異常が生じているか否かを判断することを特徴とするセンサ付きICタグ適用回転電機の異常検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006291688A JP2008109806A (ja) | 2006-10-26 | 2006-10-26 | センサ付icタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出装置および当該回転電機の異常検出方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2006
- 2006-10-26 JP JP2006291688A patent/JP2008109806A/ja active Pending
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