JP2009300250A - 励磁巻線の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】励磁巻線４のレアーショートが確実に検出されうる検査方法の提供。
【解決手段】検査装置２は、電流計６、電圧計８、温度センサ１０及びコンピュータ１２を含んでいる。モーターの運転中に、電流計６によって励磁巻線４の電流値が測定され、電圧計８によって励磁巻線４の電圧値が測定され、温度センサ１０によって励磁巻線４の温度Ｔ１が測定される。コンピュータ１２は、電流計６から送信された信号及び電圧計８から送信された信号に基づき、見かけ抵抗値Ｒ１を算出する）。コンピュータ１２は、温度Ｔ１に基づいて見かけ抵抗値Ｒ１に温度補正を行い、真抵抗値Ｒ０を算出する。コンピュータ１２は、真抵抗値Ｒ０を基準抵抗値Ｒｎと対比する。この対比により、レアーショートの有無が判定される。レアーショートが生じていると判定されたとき、警告が発せられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モーター等に用いられる励磁巻線の検査方法に関する。

モーターは、励磁巻線と回転子とを備えている。励磁巻線に電流が流されることで、磁界が生じる。この磁界により回転子が回転し、運動エネルギーが得られる。

励磁巻線は、芯に電線が巻かれることで得られる。電線は、金属材料からなる導電線と、この導電線の表面を覆う絶縁層とからなる。絶縁層により、隣接する電線同士のショート（短絡）が阻止されている。

モーターが長期間使用されると、絶縁層が劣化し、又は剥離することがある。劣化及び剥離は、徐々に進行する。劣化及び剥離により、電線間のショートが生じる。この現象は、レアーショート（層間短絡）と称されている。レアーショートが生じている励磁巻線では、電気抵抗値が小さい。換言すれば、レアーショートが生じている励磁巻線では正規の磁束が発生しないので、モーターは正規の能力を発揮できない。このモーターは、修理又は交換される。修理及び交換には、多大の時間とコストとを要する。修理及び交換の間、このモーターが用いられた設備が停止される。

レアーショートにより励磁巻線の電気抵抗値が下がるが、電気抵抗値の測定のみでレアーショートを検出することは難しい。なぜなら、連続的な運転により励磁巻線の温度が上昇するからである。温度上昇は、電気抵抗値を上昇させる。実測された電気抵抗値（以下「見かけ抵抗値」と称される）と、本来の電気抵抗値（以下「基準抵抗値」と称される）とのズレには、レアーショートに起因するズレと、温度上昇に起因するズレとが含まれる可能性がある。例えば、レアーショートによる電気抵抗値の減少が、温度上昇による電気抵抗値の増大によって補われることがある。この場合、レアーショートが生じているにもかかわらず、基準抵抗値とほぼ同等の見かけ抵抗値が測定されうる。

本発明の目的は、励磁巻線のレアーショートが確実に検出されうる検査方法の提供にある。

本発明に係る励磁巻線の検査方法は、
（１）励磁巻線の電気抵抗値が測定されるステップ、
（２）この励磁巻線の温度が測定されるステップ、
（３）上記電気抵抗値が測定された温度に基づいて補正され、基準温度での真抵抗値が算出されるステップ
及び
（４）上記真抵抗値が基準抵抗値と対比されることにより、レアーショートの有無が判定されるステップ
を含む。

好ましくは、電気抵抗値の補正は、下記数式に基づいてなされる。
Ｒ０ ＝ Ｒ１ ・ (１ ＋ (Ｔ０ − Ｔ１) ／ (２７３ ＋ Ｔ１))
この数式において、Ｔ１は測定された温度（℃）を表し、Ｔ０は基準温度（℃）を表わし、Ｒ１は測定された電気抵抗値（Ω）を表し、Ｒ０は補正後の真抵抗値（Ω）を表す。

好ましくは、真抵抗値と基準抵抗値との対比は、下記数式に基づいてなされる。
（Ｒ０ ／ Ｒｎ） ＜ Ｋ
この数式において、Ｒｎは基準抵抗値（Ω）を表し、Ｋは予め定められたしきい値を表す。

この検査方法では、見かけ抵抗値に温度補正が施され、真抵抗値が算出される。この真抵抗値に基づいて、レアーショートの有無が判定される。この検査方法は、励磁巻線の温度の影響を受けない。この検査方法により、精度よくレアーショートが検出されうる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る検査方法の様子が示された模式図である。この図１には、検査装置２と励磁巻線４とが示されている。検査装置２は、電流計６、電圧計８、温度センサ１０及びコンピュータ１２を含んでいる。電流計６、電圧計８及び温度センサ１０は、コンピュータ１２に接続されている。励磁巻線４は、モーターの一部である。励磁巻線４は、芯１４と電線１６とを含んでいる。電線１６は、芯１４に多重に巻かれている。図示されていないが、この電線１６は、金属材料からなる導電線と、この導電線の表面を覆う絶縁層とからなる。

電流計６は、励磁巻線４に流れる電流値を測定しうる。電流計６からは、この電流値に関する信号が、コンピュータ１２に向けて送信される。電圧計８は、励磁巻線４にかかる電圧値を測定しうる。電圧計８からは、この電圧値に関する信号が、コンピュータ１２に向けて送信される。温度センサ１０は、励磁巻線４に取り付けられている。温度センサ１０が、電線１６に埋め込まれてもよい。温度センサ１０からは、温度に関する信号が、コンピュータ１２に向けて送信される。

図２は、図１の検査装置２が用いられた検査方法の一例が示されたフロー図である。この検査方法では、モーターの運転中に、電流計６によって励磁巻線４の電流値が測定される（ＳＴＥＰ１）。同時に、電圧計８によって励磁巻線４の電圧値が測定される（ＳＴＥＰ２）。さらに、温度センサ１０によって励磁巻線４の温度Ｔ１（℃）が測定される（ＳＴＥＰ３）。この温度Ｔ１は、「測定温度」と称される。

コンピュータ１２は、電流計６から送信された信号及び電圧計８から送信された信号に基づき、電気抵抗値Ｒ１（Ω）を算出する（ＳＴＥＰ４）。この電気抵抗値Ｒ１は、「見かけ抵抗値」と称される。見かけ抵抗値Ｒ１の算出は、下記数式（Ｉ）に基づいてなされうる。
Ｒ１ ＝ Ｖ１ ／ Ｉ１ （Ｉ）
この数式（Ｉ）において、Ｖ１は電圧値であり、Ｉ１は電流値である。この見かけ抵抗値Ｒ１は、測定温度Ｔ１に依存する。見かけ抵抗値Ｒ１は、レアーショートの有無及びレアーショートの程度にも依存する。

コンピュータ１２は、測定温度Ｔ１に基づき、見かけ抵抗値Ｒ１に温度補正を行う（ＳＴＥＰ５）。温度補正により、真抵抗値Ｒ０が算出される。真抵抗値Ｒ０の算出は、下記数式（II）に基づいてなされる。
Ｒ０ ＝ Ｒ１ ・ (１ ＋ (Ｔ０ − Ｔ１) ／ (２７３ ＋ Ｔ１)) （II）
この数式において、Ｔ０は基準温度（℃）を表す。他の数式に基づき、温度補正が行われてもよい。

コンピュータ１２は、上記数式（II）で得られた真抵抗値Ｒ０を、基準抵抗値Ｒｎと対比する（ＳＴＥＰ６）。基準抵抗値Ｒｎは、レアーショートが全く生じていないときの、基準温度Ｔ０における、励磁巻線４の電気抵抗値である。対比により、レアーショートの有無が判定されうる。判定は、下記数式（III)に基づいてなされる。
（Ｒ０ ／ Ｒｎ） ＜ Ｋ （III)
この数式（III)において、Ｋは予め定められたしきい値である。しきい値Ｋは、モーターの種類、運転の状況、許容率等に応じ、決定される。図２に示された実施形態では、Ｋは０．９０である。

上記数式（III)が満たされる場合、コンピュータ１２は、レアーショートが生じていると判断する。そして、警告を発する（ＳＴＥＰ７）。音声、映像、警告灯、印字等により、警告が発せられうる。警告を受けたオペレータは、モーターの交換又は修理の準備を行う。上記数式（III)が満たされない場合、コンピュータ１２は、レアーショートが生じていないと判断する。そして、励磁巻線４のモニタリングが継続される。

この検査方法により、モーターの寿命が予測されうる。従って、モーターの損傷により、このモーターが用いられた設備の意図せぬ停止が防止されうる。この検査方法により、設備の稼働率が高められうる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

棒鋼の製造設備に用いられているモーターのモニタリングを、図１に示された検査装置によって行った。モーターが新品のとき、見かけ抵抗値Ｒ１は７．２Ωであり、センサーによる検出温度は１０９℃であった。絶縁層表面の温度は、導電線の温度よりも約５℃低いので、導電線の実温度（本発明に言う「測定温度Ｔ１」）は１１４℃である。このときの真抵抗値Ｒ０は、５．５Ωである。この真抵抗値Ｒ０は、基準抵抗値Ｒｎとほぼ同等であった。モーターの運転時間が４３８００時間の段階で、真抵抗値Ｒ０は、基準抵抗値Ｒｎの０．８９倍であった。このモーターの励磁巻線にてレアーショートが生じていると判断し、予備モーターを準備した。棒鋼のサイズ変更に伴う製造設備の停止の間に、モーターを予備モーターに交換した。モーター交換に起因する設備停止時間は、ゼロであった。

本発明に係る検査方法は、種々の励磁巻線に適用されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る検査方法の様子が示された模式図である。 図２は、図１の検査装置が用いられた検査方法の一例が示されたフロー図である。

符号の説明

２・・・検査装置
４・・・励磁巻線
６・・・電流計
８・・・電圧計
１０・・・温度センサ
１２・・・コンピュータ
１４・・・芯

Claims (3)

1. 励磁巻線の電気抵抗値が測定されるステップ、
   この励磁巻線の温度が測定されるステップ、
   上記電気抵抗値が測定された温度に基づいて補正され、基準温度での真抵抗値が算出されるステップ
   及び
   上記真抵抗値が基準抵抗値と対比されることにより、レアーショートの有無が判定されるステップ
   を含む励磁巻線の検査方法。
2. 上記電気抵抗値の補正が、下記数式に基づいてなされる請求項１に記載の検査方法。
   Ｒ０ ＝ Ｒ１ ・ (１ ＋ (Ｔ０ − Ｔ１) ／ (２７３ ＋ Ｔ１))
   （この数式において、Ｔ１は測定された温度（℃）を表し、Ｔ０は基準温度（℃）を表わし、Ｒ１は測定された電気抵抗値（Ω）を表し、Ｒ０は補正後の真抵抗値（Ω）を表す）。
3. 上記真抵抗値と基準抵抗値との対比が、下記数式に基づいてなされる請求項１又は２に記載の検査方法。
   （Ｒ０ ／ Ｒｎ） ＜ Ｋ
   （この数式において、Ｒｎは基準抵抗値（Ω）を表し、Ｋは予め定められたしきい値を表す。）

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