JP2012205341A - Temperature estimation device of motor, power generation system having the same, and method for estimation of motor temperature - Google Patents

Temperature estimation device of motor, power generation system having the same, and method for estimation of motor temperature Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature estimation device of a motor allows the reduction of an amount of information required in advance for estimating a temperature of a permanent magnet, and a method for estimation of a motor temperature.SOLUTION: The temperature estimation device comprises: a magnetic flux density determination means for determining a magnetic flux density of a permanent magnet 11g; a storage part 26 for storing a reference magnetic flux density determined by the magnetic flux density determination means on condition that the temperature of the permanent magnet 11g has been known; and a temperature estimation part 27 for estimating, based on a determination magnetic flux density determined by the magnetic flux density determination means, the known temperature and the reference magnetic flux density, a temperature of the permanent magnet at the time of determining the determination magnetic flux density.

Description

本発明は、モータにおけるロータの温度を推定するための技術に関する。   The present invention relates to a technique for estimating the temperature of a rotor in a motor.

従来から、ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを備えたモータが知られている。この種のモータでは、前記ロータの温度が所定の温度を超えると、不可逆的に永久磁石の磁束密度が低下する、いわゆる減磁と称される現象が生じる。そして、永久磁石の減磁が生じると、モータの性能は低下する。したがって、モータの性能を保持しつつモータを使用するためには、ロータの温度管理が必要である。   Conventionally, a motor including a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet is known. In this type of motor, when the temperature of the rotor exceeds a predetermined temperature, a so-called demagnetization phenomenon occurs in which the magnetic flux density of the permanent magnet is irreversibly lowered. And if the demagnetization of a permanent magnet arises, the performance of a motor will fall. Therefore, in order to use the motor while maintaining the performance of the motor, it is necessary to manage the temperature of the rotor.

例えば、特許文献１は、永久磁石の上端面に接するようにロータに設けられた磁化素子と、ステータに設けられたホール素子とを有するモータが開示されている。前記磁化素子は、その温度によって飽和磁束密度や透磁率が変化する特性を有する。前記ホール素子は、前記磁化素子の磁界の強さを検出する。そして、特許文献１に記載のモータでは、磁化素子の温度が永久磁石の温度に追従することにより変化する磁化素子の磁界の強さをホール素子により検出する。磁化素子の温度は、磁化素子温度と飽和磁束密度との関係を示す磁化素子の特性と、検出された磁界の強さとに基づいて特定され、特定された磁化素子の温度が永久磁石の温度であると推定される。   For example, Patent Document 1 discloses a motor having a magnetizing element provided in a rotor so as to be in contact with an upper end surface of a permanent magnet and a Hall element provided in a stator. The magnetization element has a characteristic that the saturation magnetic flux density and the magnetic permeability change depending on the temperature. The Hall element detects the strength of the magnetic field of the magnetizing element. And in the motor of patent document 1, the intensity | strength of the magnetic field of the magnetization element which changes when the temperature of a magnetization element tracks the temperature of a permanent magnet is detected with a Hall element. The temperature of the magnetizing element is specified based on the characteristics of the magnetizing element indicating the relationship between the magnetizing element temperature and the saturation magnetic flux density, and the detected magnetic field strength. The temperature of the specified magnetizing element is the temperature of the permanent magnet. Presumed to be.

特開２００４−２２２３８７号公報JP 2004-222387 A

しかしながら、前記特許文献１に記載のモータでは、永久磁石の温度を推定するために事前に必要な情報量が多くなるという問題がある。   However, the motor described in Patent Document 1 has a problem that the amount of information required in advance for estimating the temperature of the permanent magnet increases.

具体的に、特許文献１に記載のモータでは、所定温度で磁界の強さが大幅に変化する特性を持つ磁化素子を採用することにより、永久磁石の温度が前記所定温度に近い温度であることを推定できる一方、前記所定温度から外れた温度範囲について永久磁石の温度を推定するためには、推定する必要のある温度範囲の全域にわたり磁化素子の温度と磁界の強さとの情報（例えば、特許文献１の図４のグラフ）を準備し、これを保持しておく必要がある。   Specifically, in the motor described in Patent Document 1, the temperature of the permanent magnet is close to the predetermined temperature by employing a magnetizing element having a characteristic that the strength of the magnetic field changes significantly at a predetermined temperature. In order to estimate the temperature of the permanent magnet for a temperature range deviating from the predetermined temperature, information on the temperature of the magnetizing element and the strength of the magnetic field over the entire temperature range that needs to be estimated (for example, patents) It is necessary to prepare and hold the graph of FIG.

本発明の目的は、永久磁石の温度を推定するために事前に必要な情報量を低減することができるモータの温度推定装置及びモータの温度推定方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a motor temperature estimation device and a motor temperature estimation method capable of reducing the amount of information required in advance for estimating the temperature of a permanent magnet.

上記課題を解決するために、本願発明者等は、温度変化後の永久磁石の温度が、温度変化後の磁束密度に対する温度変化前の磁束密度の比に比例する点に着目し、温度変化の前後のそれぞれにおける永久磁石の磁束密度と、変化前の温度とを用いることにより変化後の温度を推定する以下の発明に想到した。   In order to solve the above problems, the inventors of the present application pay attention to the fact that the temperature of the permanent magnet after the temperature change is proportional to the ratio of the magnetic flux density before the temperature change to the magnetic flux density after the temperature change. The inventors have arrived at the following invention in which the temperature after change is estimated by using the magnetic flux density of the permanent magnets before and after and the temperature before change.

つまり、変化前の温度をＴ０、そのときの永久磁石の磁束密度をＢ０とし、変化後の温度をＴ１、そのときの永久磁石の磁束密度をＢ１とした場合、以下の式（１）の関係が成立する。   That is, when the temperature before the change is T0, the magnetic flux density of the permanent magnet at that time is B0, the temperature after the change is T1, and the magnetic flux density of the permanent magnet at that time is B1, the relationship of the following equation (1) Is established.

Ｔ１＝Ｔ０−１／ｍ×（１−Ｂ１／Ｂ０）・・・（１）
ここで、ｍは、永久磁石の素材により規定される係数である。したがって、Ｔ０、Ｂ０及びＢ１を用いることにより、Ｔ１を算出し、このＴ１を永久磁石の温度として推定することができる。 T1 = T0−1 / m × (1−B1 / B0) (1)
Here, m is a coefficient defined by the material of the permanent magnet. Therefore, T1 can be calculated by using T0, B0, and B1, and T1 can be estimated as the temperature of the permanent magnet.

具体的に、本発明は、ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有するモータについて前記永久磁石の温度を推定するための温度推定装置であって、前記永久磁石の磁束密度を特定するための磁束密度特定手段と、前記永久磁石の温度が既知である条件下において前記磁束密度特定手段により特定された基準磁束密度を記憶する記憶部と、前記磁束密度特定手段により特定された特定磁束密度と、前記既知の温度と、前記基準磁束密度とに基づいて、前記特定磁束密度の特定時における前記永久磁石の温度を推定する温度推定部とを備えている、温度推定装置を提供する。   Specifically, the present invention is a temperature estimation device for estimating the temperature of the permanent magnet for a motor having a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet. Magnetic flux density specifying means for specifying the magnetic flux density of the permanent magnet, a storage unit for storing the reference magnetic flux density specified by the magnetic flux density specifying means under a condition where the temperature of the permanent magnet is known, and the magnetic flux density A temperature estimation unit configured to estimate the temperature of the permanent magnet when the specific magnetic flux density is specified based on the specific magnetic flux density specified by the specifying unit, the known temperature, and the reference magnetic flux density; A temperature estimation device is provided.

本発明によれば、上述のように、既知の温度と、基準磁束密度と、特定磁束密度とに基づいて永久磁石の温度を推定することができる。そのため、推定に必要な温度範囲の全域にわたる磁化素子の磁界の強さについての情報が必要である従来技術と比較して、事前に必要な情報量（既知の温度及び基準磁束密度）を低減することができる。   According to the present invention, as described above, the temperature of the permanent magnet can be estimated based on the known temperature, the reference magnetic flux density, and the specific magnetic flux density. For this reason, the amount of information necessary (known temperature and reference magnetic flux density) is reduced in advance compared to the prior art that requires information about the magnetic field strength of the magnetizing element over the entire temperature range necessary for estimation. be able to.

具体的に、前記温度推定部は、前記特定磁束密度に対する前記基準磁束密度の比と、前記既知の温度とに基づいて前記永久磁石の温度を推定することができる。   Specifically, the temperature estimation unit can estimate the temperature of the permanent magnet based on the ratio of the reference magnetic flux density to the specific magnetic flux density and the known temperature.

前記温度推定装置において、前記磁束密度特定手段は、前記ステータに設けられるとともに前記永久磁石の磁束密度の大きさに応じた大きさの起電力を生じさせることが可能な検出用コイルと、前記検出用コイルに印加された電圧を検出可能な電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記永久磁石の磁束密度を算出する演算部とを備えていることが好ましい。   In the temperature estimation device, the magnetic flux density specifying means is provided in the stator and capable of generating an electromotive force having a magnitude corresponding to the magnitude of the magnetic flux density of the permanent magnet, and the detection It is preferable that a voltage detection unit capable of detecting a voltage applied to the coil for use and a calculation unit for calculating the magnetic flux density of the permanent magnet based on the voltage detected by the voltage detection unit.

この態様では、磁束密度特定手段が検出用コイルと電圧検出部と演算部とを有する。そのため、検出用コイルに印加された電圧に基づいて永久磁石の磁束密度を算出することができる。   In this aspect, the magnetic flux density specifying unit includes a detection coil, a voltage detection unit, and a calculation unit. Therefore, the magnetic flux density of the permanent magnet can be calculated based on the voltage applied to the detection coil.

ここで、前記態様では、永久磁石の磁束密度の大きさに応じて変化する起電力（電圧）を検出するため、従来技術（特開２００４−２２２３８７号公報）と比較して、永久磁石の温度変化に対する推定温度の変化の応答性（追従の速さ）を向上することができる。具体的に、前記従来技術では、永久磁石から熱を奪った磁化素子の磁界の強さを検出するため、永久磁石から磁化素子への熱伝達に要する時間が前記応答性を低下させる要因となる。これに対し、前記態様では、熱伝達を介さずに、永久磁石の磁束密度に応じて生じる起電力に基づいて温度を推定するため、前記応答性を向上することができる。さらに、前記従来技術では、磁化素子の温度が永久磁石ではなくその周囲の温度によって変動して、永久磁石の推定温度が不正確になるおそれもある。これに対し、前記態様では、永久磁石の磁束密度に対応する起電力に基づいて永久磁石の温度を推定するため、周囲の温度により受ける影響は小さく、永久磁石の温度をより正確に推定することが可能となる。   Here, in the said aspect, in order to detect the electromotive force (voltage) which changes according to the magnitude | size of the magnetic flux density of a permanent magnet, compared with a prior art (Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-222387), the temperature of a permanent magnet Responsiveness (speed of follow-up) of the change in the estimated temperature with respect to the change can be improved. Specifically, in the prior art, since the strength of the magnetic field of the magnetizing element that has taken heat from the permanent magnet is detected, the time required for heat transfer from the permanent magnet to the magnetizing element becomes a factor that reduces the responsiveness. . On the other hand, in the said aspect, since the temperature is estimated based on the electromotive force produced according to the magnetic flux density of a permanent magnet without going through heat transfer, the said responsiveness can be improved. Furthermore, in the prior art, the temperature of the magnetizing element varies not with the permanent magnet but with the surrounding temperature, and the estimated temperature of the permanent magnet may become inaccurate. On the other hand, in the above aspect, since the temperature of the permanent magnet is estimated based on the electromotive force corresponding to the magnetic flux density of the permanent magnet, the influence of the ambient temperature is small, and the temperature of the permanent magnet is estimated more accurately. Is possible.

前記温度推定装置において、前記電圧検出部は、前記検出用コイルに印加された電圧波形における波高値と、周波数とを検出し、前記演算部は、前記波高値と周波数とに基づいて前記永久磁石の磁束密度を算出することが好ましい。   In the temperature estimation device, the voltage detection unit detects a peak value and a frequency in a voltage waveform applied to the detection coil, and the calculation unit detects the permanent magnet based on the peak value and the frequency. It is preferable to calculate the magnetic flux density.

この態様では、電圧波形における波高値及び周波数に基づいて永久磁石の磁束密度を算出することができる。ここで、『波高値』は、実効値に代替することができ、『周波数』は、周期に代替することができる。   In this aspect, the magnetic flux density of the permanent magnet can be calculated based on the peak value and frequency in the voltage waveform. Here, the “peak value” can be replaced with an effective value, and the “frequency” can be replaced with a period.

前記温度推定装置において、前記電圧検出部は、前記波高値及び前記周波数を複数回検出し、前記演算部は、前記波高値の平均値又は最大値、及び周波数の平均値又は最大値をそれぞれ算出するとともに、これら平均値又は最大値を用いて永久磁石の磁束密度を算出することが好ましい。   In the temperature estimation device, the voltage detection unit detects the peak value and the frequency a plurality of times, and the calculation unit calculates an average value or maximum value of the peak value and an average value or maximum value of the frequency, respectively. In addition, it is preferable to calculate the magnetic flux density of the permanent magnet using the average value or the maximum value.

この態様では、波高値及び周波数の平均値又は最大値を用いて永久磁石の磁束密度が算出される。そのため、例えば、検出用コイルにインバータが電気的に接続されている場合に、インバータのインピーダンスの変化に伴う波高値及び周波数の誤差を緩和することができる。   In this aspect, the magnetic flux density of the permanent magnet is calculated using the average value or maximum value of the crest value and the frequency. Therefore, for example, when the inverter is electrically connected to the detection coil, the error of the peak value and the frequency accompanying the change in the impedance of the inverter can be reduced.

前記温度推定装置において、前記検出用コイルとの間で電力を受け渡し可能な受渡部材と、前記受渡部材と前記検出用コイルとを電気的に接続した接続状態と、前記受渡部材を前記検出用コイルから切離した切断状態との間で切換動作可能な切換部材とをさらに備え、前記電圧検出部は、前記切換部材が前記切断状態に切り換えられた状態で、前記検出用コイルに印加された電圧を検出することが好ましい。   In the temperature estimation device, a delivery member capable of delivering power to and from the detection coil, a connection state in which the delivery member and the detection coil are electrically connected, and the delivery member as the detection coil A switching member capable of switching between a disconnected state and a disconnected state, wherein the voltage detection unit is configured to output a voltage applied to the detection coil in a state where the switching member is switched to the disconnected state. It is preferable to detect.

この態様では、切換部材により受渡部材が検出用コイルから切断された状態で検出用コイルに印加された電圧が検出される。そのため、受渡部材のインピーダンスの変化にかかわらず、検出用コイルに生じた電圧をより正確に検出することができる。   In this aspect, the voltage applied to the detection coil in a state where the delivery member is disconnected from the detection coil by the switching member is detected. Therefore, the voltage generated in the detection coil can be detected more accurately regardless of the change in the impedance of the delivery member.

前記温度推定装置において、前記ステータは、前記永久磁石の磁束密度の大きさに応じた大きさの起電力を生じさせることが可能なステータコイルを有し、前記ステータコイルとの間で電力を受け渡し可能な受渡部材をさらに備え、前記検出用コイルは、前記受渡部材に対して電気的に非接続であることが好ましい。   In the temperature estimation device, the stator has a stator coil capable of generating an electromotive force having a magnitude corresponding to the magnitude of the magnetic flux density of the permanent magnet, and transfers power to and from the stator coil. It is preferable that a possible delivery member is further provided, and the detection coil is electrically disconnected from the delivery member.

この態様では、受渡部材に接続されたステータコイルとは独立して検出用コイルが設けられている。そのため、受渡部材のインピーダンスの変化にかかわらず、検出用コイルに生じた電圧をより正確に検出することができる。   In this aspect, the detection coil is provided independently of the stator coil connected to the delivery member. Therefore, the voltage generated in the detection coil can be detected more accurately regardless of the change in the impedance of the delivery member.

前記温度推定装置において、前記検出用コイルは、前記電圧検出部にのみ電気的に接続されていることが好ましい。   In the temperature estimation device, it is preferable that the detection coil is electrically connected only to the voltage detection unit.

この態様では、検出用コイルが電圧検出部以外に接続されていないため、より正確に検出用コイルに印加された電圧を検出することができる。   In this aspect, since the detection coil is not connected to any part other than the voltage detection unit, the voltage applied to the detection coil can be detected more accurately.

前記温度推定装置において、前記永久磁石は、前記ロータの回転軸の軸線方向において前記ステータよりも突出する突出部を有し、前記検出用コイルは、前記ステータコイルから前記軸線方向に離間するとともに前記永久磁石の突出部に対向するように配置され、前記検出用コイルと前記ステータコイルとの間には、前記検出用コイルと前記ステータコイルとの間を磁気的に遮断するためのシールド部材が設けられていることが好ましい。   In the temperature estimation device, the permanent magnet has a protruding portion that protrudes from the stator in the axial direction of the rotation shaft of the rotor, and the detection coil is spaced apart from the stator coil in the axial direction and A shield member is provided between the detection coil and the stator coil so as to oppose the protruding portion of the permanent magnet, and for magnetically blocking between the detection coil and the stator coil. It is preferable that

この態様では、シールド部材により検出用コイルとステータコイルとが磁気的に遮断されている。そのため、ステータコイルに生じる磁場が検出用コイルに与える影響を小さくすることができ、これにより、検出用コイルに生じた電圧をより正確に検出することができる。   In this aspect, the detection coil and the stator coil are magnetically blocked by the shield member. For this reason, the influence of the magnetic field generated in the stator coil on the detection coil can be reduced, and thereby the voltage generated in the detection coil can be detected more accurately.

前記温度推定装置において、前記ステータに設けられ、前記ステータの周囲の温度を検出する周囲温度検出部をさらに備え、前記記憶部は、前記周囲温度検出部により検出された温度を記憶することが好ましい。   Preferably, the temperature estimation device further includes an ambient temperature detection unit that is provided in the stator and detects a temperature around the stator, and the storage unit stores the temperature detected by the ambient temperature detection unit. .

この態様では、ステータの周囲の温度を検出することができる。そのため、周囲の温度と永久磁石の温度とが略同等なる条件（例えば、初めてモータを始動させる場合、又は長期間停止の後の再始動時）に周囲の温度を検出することにより、この温度を前記既知の温度として用いることができる。   In this aspect, the temperature around the stator can be detected. Therefore, by detecting the ambient temperature under conditions where the ambient temperature and the permanent magnet temperature are substantially equivalent (for example, when starting the motor for the first time or when restarting after stopping for a long time), this temperature is reduced. The known temperature can be used.

前記温度推定装置において、前記磁束密度特定手段は、前記ステータに設けられるとともに前記永久磁石の磁束、磁界の強さ、磁束密度の少なくとも１つを検出可能な物理量検出部を含んでいることが好ましい。   In the temperature estimation device, it is preferable that the magnetic flux density specifying unit includes a physical quantity detection unit that is provided in the stator and can detect at least one of the magnetic flux of the permanent magnet, the strength of the magnetic field, and the magnetic flux density. .

この態様では、永久磁石の磁束、磁界の強さ、磁束密度の少なくとも１つを検出可能である。そのため、検出結果に基づいて磁束密度を特定することができ、この磁束密度に基づいて永久磁石の温度を推定することができる。   In this aspect, at least one of the magnetic flux of the permanent magnet, the strength of the magnetic field, and the magnetic flux density can be detected. Therefore, the magnetic flux density can be specified based on the detection result, and the temperature of the permanent magnet can be estimated based on the magnetic flux density.

また、本発明は、作動流体の膨張を利用して発電する発電システムであって、前記作動流体を吐出する流体供給ポンプと、前記流体供給ポンプから供給された作動流体を加熱する蒸発器と、前記蒸発器から導かれた作動流体の膨張により回転する回転体と、前記回転体と一体に回転する出力軸と、前記出力軸に連結されるとともに前記回転体の回転駆動に応じて発電する発電機と、前記回転体の回転に供された作動流体を凝縮する凝縮器と、前記回転体、前記出力軸、及び前記発電機を収納する収納容器と、前記発電機の温度を推定する請求項１〜１１の何れか１項に記載の温度推定装置とを備え、前記発電機は、ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有し、前記収納容器には、前記作動流体を導入するための導入部と、前記発電機を挟んで前記導入部と反対側に設けられるとともに作動流体を導出するための導出部とが設けられ、前記温度推定装置は、前記永久磁石の温度を推定するとともに、前記永久磁石の推定温度に基づいて前記永久磁石が予め設定された目標温度となるように、前記流体供給ポンプ、前記蒸発器、前記凝縮器の少なくとも１つに指令する指令部を有する、発電システムを提供する。   Further, the present invention is a power generation system that generates electric power by utilizing expansion of the working fluid, a fluid supply pump that discharges the working fluid, an evaporator that heats the working fluid supplied from the fluid supply pump, A rotating body that rotates due to expansion of the working fluid guided from the evaporator, an output shaft that rotates integrally with the rotating body, and an electric power generator that is connected to the output shaft and generates electric power in accordance with the rotational drive of the rotating body And a condenser for condensing the working fluid provided for rotation of the rotating body, a storage container for storing the rotating body, the output shaft, and the generator, and a temperature of the generator. The temperature estimation device according to any one of 1 to 11, wherein the generator includes a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet. The working fluid And an introduction part for introducing the working fluid and an introduction part for deriving the working fluid are provided on the opposite side of the introduction part across the generator, and the temperature estimation device is configured to control the temperature of the permanent magnet. And a command unit that commands at least one of the fluid supply pump, the evaporator, and the condenser so that the permanent magnet has a preset target temperature based on the estimated temperature of the permanent magnet. A power generation system is provided.

本発明によれば、上述のように、既知の温度と、基準磁束密度と、特定磁束密度とに基づいて永久磁石の温度を推定することができる。そのため、永久磁石に想定される温度範囲の全域にわたる磁化素子の磁界の強さについての情報が必要である従来技術と比較して、事前に必要な情報量（既知の温度及び基準磁束密度）を低減することができる。   According to the present invention, as described above, the temperature of the permanent magnet can be estimated based on the known temperature, the reference magnetic flux density, and the specific magnetic flux density. Therefore, compared with the prior art that requires information on the strength of the magnetic field of the magnetizing element over the entire temperature range assumed for the permanent magnet, the required amount of information (known temperature and reference magnetic flux density) is reduced in advance. Can be reduced.

また、本発明では、収納容器によって回転体、出力軸及び発電異が収納されているとともに、収納容器における発電機を挟んだ両側に導入部及び導出部が設けられている。そのため、導入部を介して収納容器内に導入された作動流体は、回転体の回転に供された後、発電機の周囲を流れて導出部から収納容器外へ導出される。つまり、本発明によれば、作動流体を回転体の回転に利用するだけでなく、発電機の冷却にも利用することができる。   Further, in the present invention, the rotating body, the output shaft, and the power generation difference are stored in the storage container, and the introduction part and the lead-out part are provided on both sides of the storage container with the generator interposed therebetween. Therefore, the working fluid introduced into the storage container via the introduction part is supplied to the rotation of the rotating body, flows around the generator, and is led out of the storage container from the lead-out part. That is, according to the present invention, the working fluid can be used not only for rotating the rotating body but also for cooling the generator.

そして、本発明では、温度推定装置が永久磁石の温度を推定するとともに、推定温度に基づいて永久磁石を目標温度に維持するように指令を出力する。そのため、減磁が生じない充分に低い温度まで永久磁石を必要以上に冷却する場合と比較して、発電機による発電能力を向上することができる。   In the present invention, the temperature estimation device estimates the temperature of the permanent magnet and outputs a command to maintain the permanent magnet at the target temperature based on the estimated temperature. Therefore, compared with the case where the permanent magnet is cooled more than necessary to a sufficiently low temperature where demagnetization does not occur, the power generation capability of the generator can be improved.

また、本発明は、ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有するモータについて前記永久磁石の温度を推定するための温度推定方法であって、周囲の温度と前記永久磁石の温度とが略同等となる条件下において、前記周囲の温度を測定するとともに前記永久磁石の磁束密度を特定する準備工程と、前記準備工程の後、前記永久磁石の磁束密度を特定する特定工程と、前記特定工程で特定された磁束密度と、前記準備工程で測定された周囲の温度と、前記準備工程で特定された磁束密度とに基づいて前記永久磁石の温度を推定する推定工程とを含む、温度推定方法を提供する。   The present invention is also a temperature estimation method for estimating a temperature of the permanent magnet for a motor having a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet, the ambient temperature And a step of measuring the ambient temperature and specifying the magnetic flux density of the permanent magnet under a condition where the temperature of the permanent magnet is substantially equal, and after the preparation step, The temperature of the permanent magnet is estimated based on the specifying step to be specified, the magnetic flux density specified in the specifying step, the ambient temperature measured in the preparation step, and the magnetic flux density specified in the preparation step. And a temperature estimation method including an estimation step.

本発明によれば、上述のように、既知の温度と、基準磁束密度と、特定磁束密度とに基づいて永久磁石の温度を推定することができる。そのため、永久磁石に想定される温度範囲の全域にわたる磁化素子の磁界の強さについての情報が必要である従来技術と比較して、事前に必要な情報量（準備工程で準備される既知の温度及び基準磁束密度）を低減することができる。   According to the present invention, as described above, the temperature of the permanent magnet can be estimated based on the known temperature, the reference magnetic flux density, and the specific magnetic flux density. Therefore, compared with the prior art that requires information on the magnetic field strength of the magnetizing element over the entire temperature range assumed for the permanent magnet, the amount of information required (the known temperature prepared in the preparation step). And the reference magnetic flux density) can be reduced.

本発明によれば、永久磁石の温度を推定するために事前に必要な情報量を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the amount of information necessary in advance for estimating the temperature of the permanent magnet.

本発明の実施形態に係る発電システムの全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a power generation system according to an embodiment of the present invention. 図１の密閉式発電機の具体的構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structure of the sealed generator of FIG. 図２の発電機を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the generator of FIG. 図３のIV―IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. 図１の発電システムの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the electric power generation system of FIG. 図５の制御部により実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed by the control part of FIG. 図６の初期設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the initial setting process of FIG. 図５の電圧検出部により検出される物理量を説明するための電圧波形図である。It is a voltage waveform diagram for demonstrating the physical quantity detected by the voltage detection part of FIG. 別の実施形態を示す図５相当図である。FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 5 showing another embodiment. 図９の制御部により実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed by the control part of FIG. 別の実施形態を示す図３相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 showing another embodiment.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係る発電システムの全体構成を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a power generation system according to an embodiment of the present invention.

図１を参照して、発電システム１は、作動流体を吐出する流体供給ポンプ２と、この流体供給ポンプ２から供給された作動流体を加熱する蒸発器３と、この蒸発器３から導かれた作動流体の膨張により発電する密閉式発電機４と、この密閉式発電機４から導出された作動流体を冷却して凝縮する凝縮器５と、この凝縮器５で凝縮された作動流体を冷却する過冷却器６と、この過冷却器６から前記流体供給ポンプ２を介さずに蒸発器３へ作動流体を導くためのバイパス弁７と、前記密閉式発電機４により発電された電力が供給されるインバータ２１（図５参照）と、前記流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５及び過冷却器６を制御する制御部２３（図５参照）とを備えている。   Referring to FIG. 1, a power generation system 1 is guided by a fluid supply pump 2 that discharges a working fluid, an evaporator 3 that heats the working fluid supplied from the fluid supply pump 2, and the evaporator 3. A closed generator 4 that generates power by expansion of the working fluid, a condenser 5 that cools and condenses the working fluid derived from the closed generator 4, and cools the working fluid condensed in the condenser 5. The subcooler 6, the bypass valve 7 for guiding the working fluid from the subcooler 6 to the evaporator 3 without going through the fluid supply pump 2, and the electric power generated by the sealed generator 4 are supplied. And an inverter 21 (see FIG. 5) and a control unit 23 (see FIG. 5) for controlling the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6.

より具体的に、発電システム１は、流体供給ポンプ２と密閉式発電機４とを接続する第１供給配管Ｌ１と、密閉式発電機４と流体供給ポンプ２とを接続する第１導出配管Ｌ２とを備え、これら配管Ｌ１、Ｌ２を介して作動流体を循環させる。第１供給配管Ｌ１の途中部には、前記蒸発器３が設けられ、第１導出配管Ｌ２の途中部には、前記凝縮器５及び過冷却器６が設けられている。   More specifically, the power generation system 1 includes a first supply pipe L1 that connects the fluid supply pump 2 and the hermetic generator 4, and a first outlet pipe L2 that connects the hermetic generator 4 and the fluid supply pump 2. The working fluid is circulated through these pipes L1 and L2. The evaporator 3 is provided in the middle of the first supply pipe L1, and the condenser 5 and the subcooler 6 are provided in the middle of the first outlet pipe L2.

流体供給ポンプ２は、例えば、フロン等の作動流体を吐出する。この流体供給ポンプ２
から吐出された作動流体は、第１供給配管Ｌ１を介して蒸発器３に導かれる。 The fluid supply pump 2 discharges a working fluid such as chlorofluorocarbon. This fluid supply pump 2
The working fluid discharged from is led to the evaporator 3 through the first supply pipe L1.

蒸発器３は、第１供給配管Ｌ１を介して導かれる作動流体を加熱して蒸発させる。具体的に、本実施形態に係る蒸発器３は、加熱媒体を流通させる流路と、この流路を流れる加熱媒体を昇温可能な蒸発用昇温器３ａ（図５参照）と、前記流路を流れる加熱媒体の流速を調整可能な蒸発用調整器３ｂ（図５参照）とを有している。そして、前記流路内を流れる比較的低温（９０℃〜１００℃）の加熱媒体との間で熱交換を行うことにより作動流体が加熱される。前記加熱媒体としては、例えば、製造設備等から排出される温水、蒸気、加熱空気、排ガス等を利用することができる。   The evaporator 3 heats and evaporates the working fluid guided through the first supply pipe L1. Specifically, the evaporator 3 according to the present embodiment includes a flow path for circulating the heating medium, an evaporating warmer 3a (see FIG. 5) capable of raising the temperature of the heating medium flowing through the flow path, and the flow. And an evaporation regulator 3b (see FIG. 5) capable of adjusting the flow rate of the heating medium flowing through the passage. The working fluid is heated by exchanging heat with a relatively low temperature (90 ° C. to 100 ° C.) heating medium flowing in the flow path. As the heating medium, for example, hot water, steam, heated air, exhaust gas, or the like discharged from a manufacturing facility or the like can be used.

密閉式発電機４は、前記蒸発器３により加熱された作動流体の膨張に応じてスクリュータービン（回転体）１０ａ、１０ａを回転させることにより、スクリュータービン１０ａの出力軸１０ｂに連結された発電機１１を作動させて発電を行う。なお、スクリュータービン１０ａ、１０ａは、それぞれの外周面に螺旋状の突条が形成された円柱形状の部材である。そして、スクリュータービン１０ａ、１０ａの突条同士を互いに噛合させることにより、各スクリュータービン１０ａ、１０ａの外周面の間でかつ各突条の間に流路が形成される。なお、各スクリュータービン１０ａ、１０ａ間に形成される流路の断面積は、各スクリュータービン１０ａ、１０ａの一端側から他端側（図２の左側から右側）へ向けて広くなるように設定されている。以下、密閉式発電機４の具体的構成について説明する。   The hermetic generator 4 is a generator connected to the output shaft 10b of the screw turbine 10a by rotating the screw turbines (rotors) 10a and 10a according to the expansion of the working fluid heated by the evaporator 3. 11 is operated to generate electricity. Note that the screw turbines 10a and 10a are cylindrical members each having a spiral protrusion formed on the outer peripheral surface thereof. And the flow path is formed between the outer peripheral surfaces of each screw turbine 10a, 10a and between each protrusion by meshing the protrusions of screw turbine 10a, 10a mutually. The cross-sectional area of the flow path formed between the screw turbines 10a and 10a is set so as to increase from one end side to the other end side (left side to right side in FIG. 2) of each screw turbine 10a and 10a. ing. Hereinafter, a specific configuration of the hermetic generator 4 will be described.

図２は、図１の密閉式発電機の具体的構成を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific configuration of the hermetic generator of FIG.

図１及び図２を参照して、密閉式発電機４は、作動流体の膨張により回転する回転部材１０と、この回転部材１０の回転に応じて発電する発電機１１と、これら回転部材１０及び発電機１１を収納する収納容器１２と、この収納容器１２内に設けられ前記発電機１１の周囲の温度（例えば、後述する発電機１１のステータ１１ａの温度）を検出可能な周囲温度検出部２２（図５参照）とを備えている。   1 and 2, the hermetic generator 4 includes a rotating member 10 that rotates due to expansion of the working fluid, a generator 11 that generates electric power according to the rotation of the rotating member 10, and the rotating member 10 and A storage container 12 that stores the generator 11, and an ambient temperature detection unit 22 that is provided in the storage container 12 and can detect a temperature around the generator 11 (for example, a temperature of a stator 11 a of the generator 11 described later). (See FIG. 5).

回転部材１０は、前記スクリュータービン１０ａ、１０ａと、これらスクリュータービン１０ａ、１０ａの一方に固定された出力軸１０ｂとを備えている。各スクリュータービン１０ａ、１０ａ間に形成される流路の断面積は、図２の左から右に向かうに従い広くなるように設定されている。出力軸１０ｂは、一方のスクリュータービン１０ａと一体に回転する。   The rotary member 10 includes the screw turbines 10a and 10a and an output shaft 10b fixed to one of the screw turbines 10a and 10a. The cross-sectional area of the flow path formed between the screw turbines 10a and 10a is set so as to increase from the left to the right in FIG. The output shaft 10b rotates integrally with one screw turbine 10a.

発電機１１は、後述する収納容器１２に固定された筒状のステータ１１ａと、このステータ１１ａの内側に設けられるとともに当該ステータ１１ａに対して回転可能なロータ１１ｂとを備えている。ロータ１１ｂは、前記回転部材１０の出力軸１０ｂに連結され、当該出力軸１０ｂと一体に回転する。以下、発電機１１の具体的構成について図３及び図４を参照して説明する。   The generator 11 includes a cylindrical stator 11a fixed to a storage container 12 to be described later, and a rotor 11b provided inside the stator 11a and rotatable with respect to the stator 11a. The rotor 11b is connected to the output shaft 10b of the rotating member 10 and rotates integrally with the output shaft 10b. Hereinafter, the specific structure of the generator 11 is demonstrated with reference to FIG.3 and FIG.4.

ステータ１１ａは、収納容器１２に固定された筒状のステータ本体１１ｃと、このステータ本体１１ｃに保持された複数のステータコイル１１ｄとを有する。各ステータコイル１１ｄは、図３に示すようにロータ１１ｂの回転軸１１ｅの軸線方向に並ぶとともに、図４に示すように回転軸１１ｅの軸線回りに並ぶように、配置されている。また、各ステータコイル１１ｄは、発電した電力を供給するためにインバータ２１（図５参照）に電気的に接続されている。本実施形態において、インバータ２１は、ステータコイル１１ｄとの間で電力の受け渡し可能な受渡部材に相当する。   The stator 11a has a cylindrical stator main body 11c fixed to the storage container 12, and a plurality of stator coils 11d held by the stator main body 11c. The stator coils 11d are arranged in the axial direction of the rotating shaft 11e of the rotor 11b as shown in FIG. 3 and arranged around the axis of the rotating shaft 11e as shown in FIG. Each stator coil 11d is electrically connected to an inverter 21 (see FIG. 5) in order to supply generated power. In the present embodiment, the inverter 21 corresponds to a delivery member capable of delivering power to and from the stator coil 11d.

ロータ１１ｂは、前記ステータ１１ａ内に設けられたロータ本体１１ｆと、このロータ本体１１ｆと前記回転部材１０の出力軸とを連結する回転軸１１ｅと、前記ロータ本体１１ｆに保持された複数の永久磁石１１ｇとを備えている。各永久磁石１１ｇは、図３に示すように回転軸１１ｅの軸線に沿って延びるとともに、図４に示すように回転軸１１ｅの軸線回りの同一円周上に並んで配置されている。   The rotor 11b includes a rotor body 11f provided in the stator 11a, a rotating shaft 11e that connects the rotor body 11f and the output shaft of the rotating member 10, and a plurality of permanent magnets held by the rotor body 11f. 11g. Each permanent magnet 11g extends along the axis of the rotating shaft 11e as shown in FIG. 3, and is arranged side by side on the same circumference around the axis of the rotating shaft 11e as shown in FIG.

図２を参照して、収納容器１２は、図２の左から順に配置された回転部材１０、後述する軸受け部Ｊ１、及び発電機１１をまとめて収納する。作動流体は、図２において収納容器１２の左端に設けられた導入管１９ａを介して収納容器１２内に導入されるとともに、図２の右側に設けられた導出口１７ｃを介して収納容器１２の外側に導出される。そして、発電機１１は、導入管１９ａと導出口１７ｃとの間に設けられているため、導入管１９ａを介して導入された作動流体によって発電機１１が冷却される。   Referring to FIG. 2, the storage container 12 collectively stores the rotating member 10, a bearing portion J <b> 1, which will be described later, and the generator 11 arranged in order from the left in FIG. 2. The working fluid is introduced into the storage container 12 through the introduction pipe 19a provided at the left end of the storage container 12 in FIG. 2, and the working fluid of the storage container 12 through the outlet 17c provided on the right side of FIG. Derived outside. Since the generator 11 is provided between the introduction pipe 19a and the outlet 17c, the generator 11 is cooled by the working fluid introduced through the introduction pipe 19a.

具体的に、収納容器１２は、前記各スクリュータービン１０ａ、１０ａを保持する保持部材１６と、この保持部材１６から左側に延びる筒状部材１４と、この筒状部材１４の左端に設けられた蓋部材１５と、前記保持部材１６から右側に延びる有底部材１７とを備えている。   Specifically, the storage container 12 includes a holding member 16 that holds the screw turbines 10 a and 10 a, a cylindrical member 14 that extends to the left from the holding member 16, and a lid provided at the left end of the cylindrical member 14. A member 15 and a bottomed member 17 extending rightward from the holding member 16 are provided.

保持部材１６は、本体部１６ａと、この本体部１６ａの左側に取り付けられた軸受部材１６ｂと、本体部１６ａから右側に延びる延設部１６ｃと、この延設部１６ｃの右端に形成されたフランジ部１６ｈとを備えている。本体部１６ａには、各スクリュータービン１０ａ、１０ａを格納するための格納孔１６ｄと、この格納孔１６ｄ内に格納された各スクリュータービン１０ａ、１０ａに作動流体を導入するための導入口１６ｅと、格納孔１６ｄ内に格納された各スクリュータービン１０ａ、１０ａによって導かれた作動流体を導出するための導出口（第１導出口）１６ｆと、スクリュータービン１０ａの出力軸１０ｂを支持するための軸受け部Ｊ１とが設けられている。格納孔１６ｄは、本体部１６ａを左右方向に貫通する孔である。導入口１６ｅは、本体部１６ａの左端に設けられ、格納孔１６ｄに連通するとともに左側に開口する。導出口１６ｆは、本体部１６ａの右端に設けられ、格納孔１６ｄに連通するとともに右側に開口する。軸受け部Ｊ１は、各スクリュータービン１０ａの右側となる格納孔１６ｄの内側位置に設けられ、スクリュータービン１０ａの出力軸１０ｂを回転可能に支持する。このように本実施形態では、軸受け部Ｊ１が収納容器１２内に収納されているため、当該軸受け部Ｊ１に気密性を持たせなくても作動流体を収納容器１２内に閉じこめることができる。なお、本実施形態において、本体部１６ａのうち各スクリュータービン１０ａ、１０ａを格納する部分が格納部を構成し、本体部１６ａのうち格納部を取り囲む部分が収納容器の一部を構成する。   The holding member 16 includes a main body portion 16a, a bearing member 16b attached to the left side of the main body portion 16a, an extending portion 16c extending to the right side from the main body portion 16a, and a flange formed at the right end of the extending portion 16c. Part 16h. The main body 16a has a storage hole 16d for storing the screw turbines 10a and 10a, an introduction port 16e for introducing a working fluid into the screw turbines 10a and 10a stored in the storage hole 16d, A lead-out port (first lead-out port) 16f for leading out the working fluid guided by the screw turbines 10a and 10a stored in the storage hole 16d, and a bearing part for supporting the output shaft 10b of the screw turbine 10a J1 is provided. The storage hole 16d is a hole that penetrates the main body 16a in the left-right direction. The introduction port 16e is provided at the left end of the main body portion 16a, and communicates with the storage hole 16d and opens to the left side. The lead-out port 16f is provided at the right end of the main body portion 16a, and communicates with the storage hole 16d and opens to the right side. The bearing portion J1 is provided at an inner position of the storage hole 16d on the right side of each screw turbine 10a, and rotatably supports the output shaft 10b of the screw turbine 10a. Thus, in this embodiment, since the bearing part J1 is accommodated in the storage container 12, the working fluid can be confined in the storage container 12 without making the bearing part J1 airtight. In the present embodiment, a portion of the main body portion 16a that stores the screw turbines 10a and 10a constitutes a storage portion, and a portion of the main body portion 16a that surrounds the storage portion constitutes a part of the storage container.

軸受部材１６ｂは、スクリュータービン１０ａの出力軸１０ｂの左端の周囲を取り囲む部材である。この軸受部材１６ｂの内側には、スクリュータービン１０ａの出力軸１０ｂの左端を回転可能に支持する軸受け部Ｊ２が設けられている。延設部１６ｃは、本体部１６ａから右側に延びる出力軸１０ｂの周囲を取り囲む筒状に形成されている。   The bearing member 16b is a member surrounding the periphery of the left end of the output shaft 10b of the screw turbine 10a. A bearing portion J2 that rotatably supports the left end of the output shaft 10b of the screw turbine 10a is provided inside the bearing member 16b. The extending part 16c is formed in a cylindrical shape surrounding the periphery of the output shaft 10b extending to the right side from the main body part 16a.

筒状部材１４は、前記軸受部材１６ｂよりも左側に延びる筒状本体１４ａと、この筒状本体１４ａの右端に設けられた取付部１４ｂとを備えている。取付部１４ｂは、気体の流通を妨げる態様で、筒状本体１４ａを前記保持部材１６の本体部１６ａに取り付けるためのものである。   The cylindrical member 14 includes a cylindrical main body 14a that extends to the left of the bearing member 16b, and a mounting portion 14b provided at the right end of the cylindrical main body 14a. The attachment portion 14b is for attaching the cylindrical main body 14a to the main body portion 16a of the holding member 16 in a manner that hinders gas flow.

蓋部材１５は、前記筒状部材１４の筒状本体１４ａの左側の開口部を封止することにより、当該筒状部材１４と協働して保持部材１６の左側にタービン室Ｓ１を形成する。つまり、タービン室Ｓ１は、保持部材１６と筒状部材１４と蓋部材１５との間に設けられ、各スクリュータービン１０ａ、１０ａを収納するための室である。具体的に、蓋部材１５は、前記筒状本体１４ａの開口端に取り付けられた閉鎖板１８と、この閉鎖板１８の外側から前記各スクリュータービン１０ａ、１０ａの導入口までの流路を形成する流路形成部材１９と、この流路形成部材１９により形成された流路に設けられたフィルタ２０とを備えている。閉鎖板１８は、筒状本体１４ａの開口を塞ぐように当該筒状本体１４ａに取り付けられた円板状の部材である。この閉鎖板１８の略中央位置には、表裏に貫通する孔が形成されている。流路形成部材１９は、前記閉鎖板１８から右側に延びる導入管１９ａと、この導入管１９ａの右端部から周方向の外側へ向けて突出する円板部１９ｂと、この円板部１９ｂの周縁部から左側に延びる側板部１９ｃと、前記円板部１９ｂから右側に延びる誘導管１９ｄとを備えている。導入管１９ａは、前記閉鎖板１８の左側（外側）から円板部１９ｂの右側に至る作動流体の流路を構成する。具体的に、導入管１９ａの内腔部は、閉鎖板１８及び円板部１９ｂを貫通している。円板部１９ｂは、筒状本体１４ａの内側面との間に間隙が形成されるように、当該筒状本体１４ａの内径よりも小さな直径寸法を有している。したがって、円板部１９ｂの外側面と筒状本体１４ａの内側面との間には、円板部１９ｂを跨ぐ左右方向（表裏方向）の作動流体の流路が形成される。誘導管１９ｄは、円板部１９ｂの左側から各スクリュータービン１０ａ、１０ａに対する導入口１６ｅへ至る作動流体の流路を構成する。具体的に、誘導管１９ｄの内腔部は、円板部１９ｂを貫通するとともに、誘導管１９ｄの右端部は、作動流体を導入口１６ｅ内に導入可能となるように、前記保持部材１６の本体部１６ａの左端面に取り付けられている。したがって、この流路形成部材１９により、図２の矢印Ｙ１に示すように、閉鎖板１８の左側（外側）から円板部１９ｂの右側へ至るとともに円板部１９ｂの右側から左側へ至り、さらに円板部１９ｂの左側から導入口１６ｅへ至る流路が形成される。フィルタ２０は、前記矢印Ｙ１に示す流路と交差するように、円板部１９ｂの左側の位置、及び円板部１９ｂ（側板部１９ｃ）と筒状本体１４ａとの間の位置に設けられている。   The lid member 15 forms a turbine chamber S1 on the left side of the holding member 16 in cooperation with the cylindrical member 14 by sealing the opening on the left side of the cylindrical main body 14a of the cylindrical member 14. That is, the turbine chamber S1 is a chamber that is provided between the holding member 16, the cylindrical member 14, and the lid member 15 and stores the screw turbines 10a and 10a. Specifically, the lid member 15 forms a closing plate 18 attached to the opening end of the cylindrical main body 14a, and a flow path from the outside of the closing plate 18 to the inlets of the screw turbines 10a and 10a. A flow path forming member 19 and a filter 20 provided in the flow path formed by the flow path forming member 19 are provided. The closing plate 18 is a disk-like member attached to the cylindrical main body 14a so as to close the opening of the cylindrical main body 14a. A hole penetrating the front and back is formed at a substantially central position of the closing plate 18. The flow path forming member 19 includes an introduction pipe 19a extending to the right side from the closing plate 18, a disc part 19b protruding from the right end of the introduction pipe 19a toward the outer side in the circumferential direction, and a peripheral edge of the disc part 19b. A side plate portion 19c extending to the left side from the portion and a guide tube 19d extending to the right side from the disc portion 19b are provided. The introduction pipe 19a constitutes a flow path of the working fluid from the left side (outside) of the closing plate 18 to the right side of the disc part 19b. Specifically, the lumen portion of the introduction tube 19a penetrates the closing plate 18 and the disc portion 19b. The disc part 19b has a diameter dimension smaller than the inner diameter of the cylindrical body 14a so that a gap is formed between the disk part 19b and the inner surface of the cylindrical body 14a. Therefore, a flow path of the working fluid in the left-right direction (front and back direction) straddling the disc portion 19b is formed between the outer side surface of the disc portion 19b and the inner side surface of the cylindrical main body 14a. The guide pipe 19d constitutes a flow path of the working fluid from the left side of the disc portion 19b to the inlet 16e for the screw turbines 10a and 10a. Specifically, the lumen portion of the guide tube 19d penetrates the disc portion 19b, and the right end portion of the guide tube 19d allows the working fluid to be introduced into the introduction port 16e. It is attached to the left end surface of the main body portion 16a. Therefore, the flow path forming member 19 leads from the left side (outside) of the closing plate 18 to the right side of the disc portion 19b and from the right side of the disc portion 19b to the left side, as indicated by an arrow Y1 in FIG. A flow path is formed from the left side of the disc portion 19b to the introduction port 16e. The filter 20 is provided at a position on the left side of the disc portion 19b and a position between the disc portion 19b (side plate portion 19c) and the cylindrical main body 14a so as to intersect the flow path indicated by the arrow Y1. Yes.

本実施形態では、第１供給配管Ｌ１、筒状部材１４及び蓋部材１５が、蒸発器３を経由して流体供給ポンプ２と本体部（格納部）１６ａとを接続する膨張用配管を構成する。   In this embodiment, the 1st supply piping L1, the cylindrical member 14, and the cover member 15 comprise the piping for expansion | swelling which connects the fluid supply pump 2 and the main-body part (storage part) 16a via the evaporator 3. FIG. .

有底部材１７は、前記保持部材１６の延設部１６ｃの右側に固定された有底部材本体１７ａと、この有底部材本体１７ａの底部に設けられたフィルタ１７ｄとを備えている。有底部材本体１７ａは、延設部１６ｃの右側の開口部を封止することにより、当該延設部１６ｃと協働して本体部１６ａの右側に発電室Ｓ２を形成する。つまり、発電室Ｓ２は、本体部１６ａと延設部１６ｃと有底部材本体１７ａとの間に設けられ、発電機１１を収納するための室である。具体的に、有底部材本体１７ａには、延設部１６ｃに固定されたフランジ部１７ｂと、底部を貫通する導出口１７ｃと、内側に形成された凹溝１７ｅとが設けられている。フランジ部１７ｂは、気体の流通を妨げるように、延設部１６ｃの右端面に密着した状態で当該延設部１６ｃに取り付けられている。導出口１７ｃは、作動流体を導出するためのものであり、この導出口１７ｃにはフィルタ１７ｄが設けられている。凹溝１７ｅは、発電機１１のステータ１１ａと有底部材本体１７ａの内側面との間に間隙を形成するためのものである。具体的に、凹溝１７ｅは、有底部材本体１７ａの内側面を周方向で間欠的に窪ませるように複数個所に設けられており、発電機１１のステータ１１ａは、各凹溝１７ｅが形成されていない有底部材本体１７ａの内側面に当接した状態で保持されている。したがって、各凹溝１７ｅとステータ１１ａとの間の間隙は、矢印Ｙ３に示すように作動流体の流路として機能する。また、発電機１１のステータ１１ａとロータ１１ｂとの間の間隙Ｇも、矢印Ｙ２に示すように作動流体の流路として機能する。これら矢印Ｙ２及び矢印Ｙ３に示すように作動流体が流れることにより、発電機１１が冷却される。そして、これら矢印Ｙ２及びＹ３に示す流路を流れた作動油は、矢印Ｙ４に示すように、フィルタ１７ｄを介して導出口１７ｃから導出される。   The bottomed member 17 includes a bottomed member main body 17a fixed to the right side of the extending portion 16c of the holding member 16, and a filter 17d provided at the bottom of the bottomed member main body 17a. The bottomed member main body 17a seals the opening on the right side of the extended portion 16c, thereby forming the power generation chamber S2 on the right side of the main body portion 16a in cooperation with the extended portion 16c. That is, the power generation chamber S2 is provided between the main body portion 16a, the extension portion 16c, and the bottomed member main body 17a, and is a chamber for housing the generator 11. Specifically, the bottomed member main body 17a is provided with a flange portion 17b fixed to the extending portion 16c, a lead-out port 17c penetrating the bottom portion, and a concave groove 17e formed inside. The flange portion 17b is attached to the extension portion 16c in a state of being in close contact with the right end surface of the extension portion 16c so as to prevent the gas flow. The outlet 17c is for leading the working fluid, and the outlet 17c is provided with a filter 17d. The concave groove 17e is for forming a gap between the stator 11a of the generator 11 and the inner side surface of the bottomed member main body 17a. Specifically, the concave grooves 17e are provided at a plurality of locations so that the inner surface of the bottomed member main body 17a is intermittently depressed in the circumferential direction, and each concave groove 17e is formed on the stator 11a of the generator 11. The bottomed member body 17a is not held in contact with the inner surface of the bottomed member body 17a. Therefore, the gap between each concave groove 17e and the stator 11a functions as a flow path for the working fluid as indicated by an arrow Y3. Further, the gap G between the stator 11a and the rotor 11b of the generator 11 also functions as a working fluid flow path as indicated by an arrow Y2. As the working fluid flows as indicated by the arrows Y2 and Y3, the generator 11 is cooled. And the hydraulic fluid which flowed through the flow path shown by these arrows Y2 and Y3 is derived | led-out from the outlet 17c via the filter 17d, as shown by the arrow Y4.

以下、前記発電システム１の動作について図１及び図２を参照して説明する。   Hereinafter, the operation of the power generation system 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

流体供給ポンプ２から吐出された作動流体は、蒸発器３において加熱され、第１供給配管Ｌ１を介して密閉式発電機４に導かれる。この作動流体は、導入管１９ａを通って密閉式発電機４内に導入され、矢印Ｙ１に示すように、フィルタ２０を介して各スクリュータービン１０ａ、１０ａの導入口１６ｅに導かれる。各スクリュータービン１０ａ、１０ａ間の流路に導入された作動流体は、前記蒸発器３での加熱により膨張しようとするため、前記流路を押し広げる方向に各スクリュータービン１０ａ、１０ａを回転させながら図２の右方向に進行する。各スクリュータービン１０ａ、１０ａ間の流路から導出された作動流体は、矢印Ｙ２、Ｙ３に示すように発電機１１に接触しながら流れて導出口１７ｃから導出される。これら矢印Ｙ２及びＹ３に示すように流れる作動流体は、発電機１１に接触して当該発電機１１の冷却に寄与する。なお、密閉式発電機４に導入される作動流体の流量及び温度は、流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５及び過冷却器６によって調整されている。具体的に、後述する制御部２３は、発電機１１が所定の目標温度となるように流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５及び過冷却器６をフィードバック制御する。   The working fluid discharged from the fluid supply pump 2 is heated in the evaporator 3 and guided to the sealed generator 4 via the first supply pipe L1. This working fluid is introduced into the sealed generator 4 through the introduction pipe 19a, and is guided to the introduction ports 16e of the screw turbines 10a and 10a through the filter 20, as indicated by an arrow Y1. Since the working fluid introduced into the flow path between the screw turbines 10a and 10a tends to expand by heating in the evaporator 3, the screw turbines 10a and 10a are rotated in the direction of expanding the flow path. Proceed to the right in FIG. The working fluid derived from the flow path between the screw turbines 10a and 10a flows while contacting the generator 11 as indicated by arrows Y2 and Y3, and is derived from the outlet 17c. The working fluid flowing as shown by these arrows Y2 and Y3 contacts the generator 11 and contributes to cooling of the generator 11. Note that the flow rate and temperature of the working fluid introduced into the hermetic generator 4 are adjusted by the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6. Specifically, the control unit 23 described later performs feedback control of the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6 so that the generator 11 has a predetermined target temperature.

矢印Ｙ４に示すように、密閉式発電機４から導出された作動流体は、第１導出配管Ｌ２を介して凝縮器５及び過冷却器６に導かれる。この凝縮器５は、冷却水を流通させる流路と、この流路を流れる冷却水を冷却可能な凝縮用冷却機５ａ（図５参照）と、前記流路を流れる冷却水の流速を調整可能な凝縮用調整器５ｂ（図５参照）とを有している。そして、凝縮器５では、前記流路内を流れる例えば約０〜４０℃の冷却水との間で熱交換を行うことにより作動流体が冷却される。また、過冷却器６は、冷却水を流通させる流路と、この流路を流れる冷却水を冷却可能な過冷却用冷却機６ａ（図５参照）と、前記流路を流れる冷却水の流速を調整可能な過冷却用調整器６ｂ（図５参照）とを有している。前記過冷却機６では、前記流路内を流れる例えば約０〜４０℃の冷却水との間で熱交換を行うことにより作動流体が冷却される。そして、凝縮器５及び過冷却器６により冷却された作動流体は、前記流体供給ポンプ２に導かれ、再び上記のように発電に供される。   As shown by the arrow Y4, the working fluid led out from the hermetic generator 4 is led to the condenser 5 and the subcooler 6 through the first lead-out pipe L2. The condenser 5 is capable of adjusting the flow rate of the cooling water flowing through the flow channel, the condenser cooler 5a (see FIG. 5) capable of cooling the cooling water flowing through the flow channel, and the flow rate of the cooling water flowing through the flow channel. And a condensing regulator 5b (see FIG. 5). In the condenser 5, the working fluid is cooled by exchanging heat with, for example, about 0 to 40 ° C. cooling water flowing in the flow path. The supercooler 6 includes a flow path for circulating the cooling water, a supercooling cooler 6a (see FIG. 5) capable of cooling the cooling water flowing through the flow path, and a flow rate of the cooling water flowing through the flow path. And a supercooling regulator 6b (see FIG. 5). In the subcooler 6, the working fluid is cooled by exchanging heat with, for example, cooling water of about 0 to 40 ° C. flowing in the flow path. Then, the working fluid cooled by the condenser 5 and the subcooler 6 is guided to the fluid supply pump 2 and again used for power generation as described above.

次に、前記発電機１１の温度を制御するための制御部２３について、図５を参照して説明する。   Next, the control unit 23 for controlling the temperature of the generator 11 will be described with reference to FIG.

制御部２３は、前記ステータコイル１１ｄに印加された電圧を検出する電圧検出部２４と、この電圧検出部２４の検出結果に基づいて演算処理を行う演算部２５と、この演算部２５の演算結果を記憶する記憶部２６と、前記演算部２５の演算結果及び記憶部２６に記憶された情報に基づいて永久磁石１１ｇの温度を推定する温度推定部２７と、この温度推定部２７による推定温度に基づいて流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５、及び過冷却器６に対して指令を出力する指令部２８とを備えている。   The control unit 23 includes a voltage detection unit 24 that detects a voltage applied to the stator coil 11d, a calculation unit 25 that performs calculation processing based on the detection result of the voltage detection unit 24, and a calculation result of the calculation unit 25. , A temperature estimation unit 27 for estimating the temperature of the permanent magnet 11g based on the calculation result of the calculation unit 25 and the information stored in the storage unit 26, and the temperature estimated by the temperature estimation unit 27 And a command unit 28 that outputs commands to the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6.

電圧検出部２４は、ステータコイル１１ｄに印加された電圧を検出可能である。具体的に、電圧検出部２４は、図８に示すように、ステータコイル１１ｄに生じる交流電圧波形における波高値Ｖｍ及び周波数ｆを検出する。なお、波高値Ｖｍは、実効値から算出可能であるため、電圧検出部２４は、実効値を検出してもよい。また、周波数ｆは、周期から算出可能であるため、電圧検出部２４は、周期を検出してもよい。なお、ステータコイル１１ｄに多相交流電圧が印加されている場合、電圧検出部２４は、少なくとも１相以外の相について波高値Ｖｍ及び周波数ｆを検出することができる。   The voltage detector 24 can detect the voltage applied to the stator coil 11d. Specifically, the voltage detection unit 24 detects a peak value Vm and a frequency f in an AC voltage waveform generated in the stator coil 11d, as shown in FIG. Since the peak value Vm can be calculated from the effective value, the voltage detection unit 24 may detect the effective value. In addition, since the frequency f can be calculated from the period, the voltage detection unit 24 may detect the period. When a multiphase AC voltage is applied to the stator coil 11d, the voltage detector 24 can detect the peak value Vm and the frequency f for at least a phase other than one phase.

演算部２５は、電圧検出部２４により検出された電圧に基づいて永久磁石１１ｇの磁束密度を算出する。具体的に、演算部２５は、以下の式（２）に基づいて永久磁石１１ｇの磁束密度を算出する。   The calculator 25 calculates the magnetic flux density of the permanent magnet 11g based on the voltage detected by the voltage detector 24. Specifically, the calculation unit 25 calculates the magnetic flux density of the permanent magnet 11g based on the following formula (2).

Ｂ＝ｋ×Ｖｍ÷ｆ・・・（２）
ここで、Ｂは、永久磁石１１ｇの磁束密度であり、ｋは発電機１１固有の定数である。 B = k × Vm ÷ f (2)
Here, B is the magnetic flux density of the permanent magnet 11g, and k is a constant specific to the generator 11.

記憶部２６は、前記演算部２５により算出された磁束密度及び前記周囲温度検出部２２により検出された周囲温度を記憶する。具体的に、記憶部２６は、周囲温度と永久磁石１１ｇの温度とが略同等となる条件（例えば、初めて発電機を始動させる場合、又は長期間停止後の再始動時）で周囲温度検出部２２により検出された周囲温度と、この周囲温度条件下で前記電圧検出部２４により検出された波高値Ｖｍ及び周波数ｆに基づいて算出された磁束密度とを記憶する。   The storage unit 26 stores the magnetic flux density calculated by the calculation unit 25 and the ambient temperature detected by the ambient temperature detection unit 22. Specifically, the storage unit 26 includes an ambient temperature detection unit under conditions where the ambient temperature and the temperature of the permanent magnet 11g are substantially equal (for example, when the generator is started for the first time or when restarting after a long-term stop). The ambient temperature detected by 22 and the magnetic flux density calculated based on the peak value Vm and the frequency f detected by the voltage detector 24 under this ambient temperature condition are stored.

温度推定部２７は、前記記憶部２６に記憶された周囲温度及び磁束密度と、前記電圧検出部２４により検出された波高値Ｖｍ及び周波数ｆに基づいて算出された磁束密度とに基づいて永久磁石１１ｇの温度を推定する。具体的には、以下の式（１）に基づいて永久磁石１１ｇの温度を推定する。   The temperature estimation unit 27 is a permanent magnet based on the ambient temperature and magnetic flux density stored in the storage unit 26 and the magnetic flux density calculated based on the peak value Vm and the frequency f detected by the voltage detection unit 24. Estimate a temperature of 11 g. Specifically, the temperature of the permanent magnet 11g is estimated based on the following formula (1).

Ｔ１＝Ｔ０−１／ｍ×（１−Ｂ１／Ｂ０）・・・（１）
ここで、Ｔ０は記憶部２６に記憶された周囲温度であり、この周囲温度条件下において算出された磁束密度がＢ０である。また、Ｂ１は、電圧検出部２４により検出された波高値Ｖｍ及び周波数ｆに基づいて算出された磁束密度である。なお、ｍは、永久磁石１１ｇの素材により規定される係数である。この式（１）により推定温度Ｔ１が算出される。 T1 = T0−1 / m × (1−B1 / B0) (1)
Here, T0 is the ambient temperature stored in the storage unit 26, and the magnetic flux density calculated under this ambient temperature condition is B0. B1 is the magnetic flux density calculated based on the peak value Vm and the frequency f detected by the voltage detection unit 24. Note that m is a coefficient defined by the material of the permanent magnet 11g. The estimated temperature T1 is calculated from this equation (1).

指令部２８は、前記温度推定部２７により推定された温度に基づいて永久磁石１１ｇが予め設定された温度となるように流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５及び過冷却器６のすくなくとも１つに対して流量制御指令を出力する。つまり、推定温度が予め設定された温度よりも高い場合、指令部２８は、作動流体の流量を増やす方向の指令を流体供給ポンプ２に出力する、又は／及び、作動流体の温度を下げる方向の指令を蒸発用昇温器３ａ、蒸発用調整器３ｂ、凝縮用冷却機５ａ、凝縮用調整器５ｂ、過冷却用冷却器６ａ、及び過冷却用調整器６ｂに出力することができる。一方、推定温度が予め設定された温度よりも低い場合、指令部２８は、作動流体の流量を減らす方向の指令を流体供給ポンプ２に出力する、又は／及び、作動流体の温度を上げる方向の指令を蒸発用昇温器３ａ、蒸発用調整器３ｂ、凝縮用冷却機５ａ、凝縮用調整器５ｂ、過冷却用冷却器６ａ、及び過冷却用調整器６ｂに出力することができる。なお、指令部２８は、推定温度が予め設定された温度（温度範囲）にあるときは、作動流体の流量を維持するための指令を流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５及び過冷却器６のすくなくとも１つに出力する（又は、作動流体の流量を変化するための指令を出力しない）。   The command unit 28 is configured to provide at least the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6 so that the permanent magnet 11 g has a preset temperature based on the temperature estimated by the temperature estimation unit 27. A flow control command is output for one. That is, when the estimated temperature is higher than the preset temperature, the command unit 28 outputs a command for increasing the flow rate of the working fluid to the fluid supply pump 2 and / or decreases the temperature of the working fluid. The command can be output to the evaporation temperature riser 3a, the evaporation regulator 3b, the condenser cooler 5a, the condenser regulator 5b, the supercooling cooler 6a, and the supercooling regulator 6b. On the other hand, when the estimated temperature is lower than the preset temperature, the command unit 28 outputs a command for reducing the flow rate of the working fluid to the fluid supply pump 2 and / or increases the temperature of the working fluid. The command can be output to the evaporation temperature riser 3a, the evaporation regulator 3b, the condenser cooler 5a, the condenser regulator 5b, the supercooling cooler 6a, and the supercooling regulator 6b. When the estimated temperature is within a preset temperature (temperature range), the command unit 28 sends a command for maintaining the flow rate of the working fluid to the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the supercooling. Output to at least one of the devices 6 (or do not output a command to change the flow rate of the working fluid).

以下、図６及び図７を参照して、制御部２３により実行される処理について説明する。   Hereinafter, processing executed by the control unit 23 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

制御部２３による処理が開始すると、初期設定処理Ｔ（準備工程）が実行される。初期設定処理Ｔでは、まず、発電機１１の周囲の温度と永久磁石の温度とが略同等となる条件において周囲温度Ｔ０が検出される（ステップＴ１）。次いで、ステータコイル１１ｄに印加された電圧（波高値Ｖｍ及び周波数ｆ）を検出し（ステップＴ２）、予め設定された回数Ｎだけ電圧が検出されたか否かが判定される（ステップＴ３）。   When the process by the control unit 23 is started, an initial setting process T (preparation process) is executed. In the initial setting process T, first, the ambient temperature T0 is detected under the condition that the ambient temperature of the generator 11 and the temperature of the permanent magnet are substantially equal (step T1). Next, the voltage (crest value Vm and frequency f) applied to the stator coil 11d is detected (step T2), and it is determined whether or not the voltage has been detected a preset number of times N (step T3).

このステップＴ３で回数Ｎ未満であると判定されると、前記ステップＴ２が繰り返し実行される。一方、ステップＴ３で回数Ｎであると判定されると、検出結果（波高値Ｖｍ及び周波数ｆ）の平均値が算出される（ステップＴ４）。このように検出結果の平均値を算出することにより、インバータ２１（図５参照）のインピーダンスが変動する場合においても、検出値の誤差を低減することができる。なお、ステップＴ４では、検出結果の最大値を算出してもよい。   If it is determined in step T3 that the number is less than N, step T2 is repeatedly executed. On the other hand, if it is determined in step T3 that the number of times is N, an average value of detection results (peak value Vm and frequency f) is calculated (step T4). By calculating the average value of the detection results in this way, errors in the detection value can be reduced even when the impedance of the inverter 21 (see FIG. 5) varies. In step T4, the maximum value of detection results may be calculated.

次いで、算出された平均値（波高値Ｖｍ及び周波数ｆ）を上述した式（２）に代入することにより、磁束密度Ｂ０を算出する。つまり、この磁束密度Ｂ０は、永久磁石１１ｇの温度がステップＴ１で検出された周囲温度Ｔ０である条件下での磁束密度である。そして、これら周囲温度Ｔ０及び磁束密度Ｂ０を記憶部２６に記憶して（ステップＴ６）、図６のメインルーチンにリターンする。   Next, the magnetic flux density B0 is calculated by substituting the calculated average values (the crest value Vm and the frequency f) into the above-described equation (2). That is, this magnetic flux density B0 is a magnetic flux density under the condition that the temperature of the permanent magnet 11g is the ambient temperature T0 detected in step T1. Then, the ambient temperature T0 and the magnetic flux density B0 are stored in the storage unit 26 (step T6), and the process returns to the main routine of FIG.

メインルーチンでは、現在、ステータコイル１１ｄに印加されている電圧（波高値Ｖｍ及び周波数ｆ）を検出し（ステップＳ１）、予め設定された回数（前記ステップＴ３と同回数）Ｎだけ電圧が検出されたか否かが判定される（ステップＳ２）。   In the main routine, the voltage (crest value Vm and frequency f) currently applied to the stator coil 11d is detected (step S1), and the voltage is detected for a preset number of times (the same number as the step T3) N. It is determined whether or not (step S2).

このステップＳ２で回数Ｎ未満であると判定されると、前記ステップＳ１が繰り返し実行される。一方、ステップＳ２で回数Ｎであると判定されると、検出結果（波高値Ｖｍ及び周波数ｆ）の平均値が算出される（ステップＳ３）。このように検出結果の平均値を算出することにより、インバータ２１（図５参照）のインピーダンスが変動する場合においても、検出値の誤差を低減することができる。なお、ステップＳ３では、検出結果の最大値を算出してもよい。   If it is determined in step S2 that the number is less than N, step S1 is repeatedly executed. On the other hand, if it is determined in step S2 that the number of times is N, an average value of detection results (crest value Vm and frequency f) is calculated (step S3). By calculating the average value of the detection results in this way, errors in the detection value can be reduced even when the impedance of the inverter 21 (see FIG. 5) varies. In step S3, the maximum detection result may be calculated.

次いで、算出された平均値（波高値Ｖｍ及び周波数ｆ）を上述した式（２）に代入することにより、磁束密度Ｂ１を算出する（ステップＳ４：特定工程）。つまり、この磁束密度Ｂ１は、永久磁石１１ｇの温度が不明な条件下での磁束密度である。そして、この磁束密度Ｂ１と、前記磁束密度Ｂ０及び周囲温度Ｔ０を上述した式（１）に代入することにより、推定温度Ｔ１を算出する（ステップＳ５：推定工程）。   Next, the magnetic flux density B1 is calculated by substituting the calculated average values (the crest value Vm and the frequency f) into the above-described equation (2) (step S4: specific step). That is, this magnetic flux density B1 is a magnetic flux density under conditions where the temperature of the permanent magnet 11g is unknown. Then, the estimated temperature T1 is calculated by substituting the magnetic flux density B1, the magnetic flux density B0, and the ambient temperature T0 into the above-described equation (1) (step S5: estimation step).

次に、推定温度Ｔ１に基づいて、温度制御指令を出力する（ステップＳ６）。具体的に、推定温度Ｔ１が予め設定された温度よりも高い場合には、作動流体の流量を増やす方向の指令を流体供給ポンプ２に出力する、又は／及び、作動流体の温度を下げる方向の指令を蒸発器３、凝縮器５、過冷却器６の少なくとも１つに出力する。一方、推定温度Ｔ１が予め設定された温度よりも低い場合には、作動流体の流量を減らす方向の指令を流体供給ポンプ２に出力する、又は／及び、作動流体の温度を上げる方向の指令を蒸発器３、凝縮器５、過冷却器６の少なくとも１つに出力する。また、推定温度Ｔ１が予め設定された温度（又は温度範囲内）にある場合には、作動流体の流量を維持するための指令を出力する（又は流量を変更するための指令を出力しない）。   Next, a temperature control command is output based on the estimated temperature T1 (step S6). Specifically, when the estimated temperature T1 is higher than a preset temperature, a command for increasing the flow rate of the working fluid is output to the fluid supply pump 2 and / or the temperature of the working fluid is decreased. The command is output to at least one of the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6. On the other hand, when the estimated temperature T1 is lower than a preset temperature, a command to reduce the flow rate of the working fluid is output to the fluid supply pump 2, and / or a command to increase the temperature of the working fluid is issued. Output to at least one of the evaporator 3, the condenser 5, and the subcooler 6. In addition, when the estimated temperature T1 is at a preset temperature (or within a temperature range), a command for maintaining the flow rate of the working fluid is output (or a command for changing the flow rate is not output).

このように、永久磁石１１ｇの温度をフィードバック制御することにより、次の比較例に係る発電システムよりも優れた結果が得られた。具体的に、比較例に係る発電システムでは、永久磁石の温度を推定せずに、減磁の発生を防止するために充分に低い温度まで永久磁石が冷却されるように、作動流体の温度及び圧力が管理されていた（永久磁石を必要以上に冷却していた）。具体的に、比較例に係る発電システムでは、蒸発器３と密閉式発電機４との間の作動流体の温度が８０℃であり、圧力が０．８ＭＰａＡである。一方、本実施形態に係る発電システム１では、前記フィードバック制御の結果、蒸発器３と密閉式発電機４との間の作動流体の温度を１００℃、圧力を１．２ＭＰａＡまで上昇させることができる。なお、比較例及び本実施形態の双方ともに、密閉式発電機４と凝縮器５との間の作動流体の温度は、５０℃であり、圧力は、０．２ＭＰａＡである。この結果から分かるように、本実施形態に係る発電システム１では、比較例よりも密閉式発電機４に導入する作動流体の温度及び圧力を上げることができるため、発電能力を向上することができる。   Thus, by performing feedback control of the temperature of the permanent magnet 11g, a result superior to the power generation system according to the following comparative example was obtained. Specifically, in the power generation system according to the comparative example, the temperature of the working fluid and the temperature of the working fluid are set so that the permanent magnet is cooled to a sufficiently low temperature to prevent the occurrence of demagnetization without estimating the temperature of the permanent magnet. The pressure was controlled (the permanent magnet was cooled more than necessary). Specifically, in the power generation system according to the comparative example, the temperature of the working fluid between the evaporator 3 and the closed generator 4 is 80 ° C., and the pressure is 0.8 MPaA. On the other hand, in the power generation system 1 according to the present embodiment, as a result of the feedback control, the temperature of the working fluid between the evaporator 3 and the sealed generator 4 can be increased to 100 ° C. and the pressure can be increased to 1.2 MPaA. . In both the comparative example and the present embodiment, the temperature of the working fluid between the sealed generator 4 and the condenser 5 is 50 ° C., and the pressure is 0.2 MPaA. As can be seen from this result, in the power generation system 1 according to the present embodiment, the temperature and pressure of the working fluid introduced into the hermetic generator 4 can be increased as compared with the comparative example, so that the power generation capacity can be improved. .

そして、前記ステップＳ１〜Ｓ６までの処理は、図外の操作部を介して発電システム１の停止指令が入力されるまで（ステップＳ７でＮＯと判定されるまで）繰り返し実行される。前記停止指令が入力されると（ステップＳ７でＹＥＳ）、当該処理が終了する。   The processes from step S1 to S6 are repeatedly executed until a stop command for the power generation system 1 is input via an operation unit (not shown) (until NO is determined in step S7). When the stop command is input (YES in step S7), the process ends.

前記発電システム１では、各スクリュータービン１０ａ、１０ａ、出力軸１０ｂ、及び軸受け部Ｊ１が共通の収納容器１２に収納されている。そのため、軸受け部Ｊ１により本体部１６ａと出力軸１０ｂとの間の気密性を確保しなくても、各スクリュータービン１０ａ、１０ａの回転に供した作動流体を収納容器１２内に閉じこめることができる。したがって、前記発電システム１によれば、従来の軸受け部に比べて構造の簡素化及び耐久性の向上を図ることができる。   In the power generation system 1, the screw turbines 10a and 10a, the output shaft 10b, and the bearing portion J1 are stored in a common storage container 12. Therefore, the working fluid used for rotation of the screw turbines 10a and 10a can be confined in the storage container 12 without securing the airtightness between the main body portion 16a and the output shaft 10b by the bearing portion J1. Therefore, according to the said electric power generation system 1, compared with the conventional bearing part, simplification of a structure and improvement of durability can be aimed at.

なお、前記実施形態では、作動流体の膨張に応じて回転するロータとしてスクリュータービン１０ａ、１０ａを例示したが、これに限定されることはなく、例えば、ラジアルタービンを採用することもできる。   In the above-described embodiment, the screw turbines 10a and 10a are illustrated as rotors that rotate in response to the expansion of the working fluid. However, the present invention is not limited to this, and for example, a radial turbine may be employed.

また、前記実施形態では、各スクリュータービン１０ａ、１０ａ、これらを格納する本体部１６ａ、出力軸１０ｂ、軸受け部Ｊ１及び発電機１１をまとめて収納する収納容器１２について説明したが、少なくとも出力軸１０ｂ、軸受け部Ｊ１及び発電機１１を収納する収納容器を有する構成とすることにより、軸受け部Ｊ１により本体部１６ａと出力軸１０ｂとの間に気密性を確保しなくても、各スクリュータービン１０ａ、１０ａの回転に供した作動流体を収納容器内に閉じ込めることができる。   In the above embodiment, the screw turbines 10a, 10a, the main body 16a for storing them, the output shaft 10b, the bearing portion J1, and the storage container 12 for collectively storing the generator 11 have been described, but at least the output shaft 10b. Each of the screw turbines 10a, 10a, and 10b without having to secure airtightness between the main body portion 16a and the output shaft 10b by the bearing portion J1 by having a storage container for housing the bearing portion J1 and the generator 11. The working fluid subjected to the rotation of 10a can be confined in the storage container.

以上説明したように、前記実施形態では、永久磁石１１ｇが予め設定された温度となるように流体供給ポンプ２、蒸発器３、凝縮器５及び過冷却器６のすくなくとも１つを制御する制御部２３を備えている。そのため、永久磁石１１ｇの温度上昇に伴う減磁を防止することにより、発電能力の低下を抑制することができる。   As described above, in the embodiment, the control unit that controls at least one of the fluid supply pump 2, the evaporator 3, the condenser 5, and the supercooler 6 so that the permanent magnet 11g has a preset temperature. 23. Therefore, a reduction in power generation capacity can be suppressed by preventing demagnetization accompanying the temperature increase of the permanent magnet 11g.

具体的に、発電機１１では、ロータ１１ｂの温度が所定温度を超えると、不可逆的に永久磁石１１ｇの磁束密度が低下する、いわゆる減磁と称される減少が生じる。そして、永久磁石１１ｇの減磁が生じると発電能力が低下する。これに対し、前記実施形態では、永久磁石１１ｇの温度を予め設定された温度に維持することができるので、永久磁石１１ｇの減磁を防止することができる。   Specifically, in the generator 11, when the temperature of the rotor 11 b exceeds a predetermined temperature, a so-called demagnetization decrease occurs in which the magnetic flux density of the permanent magnet 11 g is irreversibly decreased. And if demagnetization of the permanent magnet 11g arises, power generation capability will fall. On the other hand, in the said embodiment, since the temperature of the permanent magnet 11g can be maintained at the preset temperature, demagnetization of the permanent magnet 11g can be prevented.

前記実施形態では、既知の温度Ｔ０と、基準磁束密度Ｂ０と、特定磁束密度Ｂ１とに基づいて永久磁石１１ｇの温度Ｔ１を推定することができる。そのため、温度と磁束密度との関係を示すマップ等の情報を保持する場合と比較して、予め準備しておく情報量（Ｔ０、Ｂ０、及びＢ１）を低減することができる。   In the embodiment, the temperature T1 of the permanent magnet 11g can be estimated based on the known temperature T0, the reference magnetic flux density B0, and the specific magnetic flux density B1. Therefore, the amount of information (T0, B0, and B1) prepared in advance can be reduced as compared with the case where information such as a map indicating the relationship between temperature and magnetic flux density is held.

前記実施形態では、ステータコイル１１ｄと、電圧検出部２４と、演算部２５とを有する。そのため、ステータコイル１１ｄに印加された電圧に基づいて永久磁石１１ｇの磁束密度を算出することができる。   In the said embodiment, it has the stator coil 11d, the voltage detection part 24, and the calculating part 25. FIG. Therefore, the magnetic flux density of the permanent magnet 11g can be calculated based on the voltage applied to the stator coil 11d.

前記実施形態では、電圧波形における波高値Ｖｍ及び周波数ｆに基づいて永久磁石の磁束密度を算出することができる。   In the embodiment, the magnetic flux density of the permanent magnet can be calculated based on the peak value Vm and the frequency f in the voltage waveform.

ここで、前記実施形態では永久磁石１１ｇの磁束密度の大きさに応じて変化する起電力（電圧）を検出するため、従来技術（特開２００４−２２２３８７号公報）と比較して、永久磁石の温度変化に対する推定温度の変化の応答性（追従の速さ）を向上することができる。具体的に、前記従来技術では、永久磁石から熱を奪った磁化素子の磁界の強さを検出するため、永久磁石から磁化素子への熱伝達に要する時間が前記応答性を低下させる要因となる。これに対し、前記実施形態では、熱伝達を介さずに、永久磁石１１ｇの磁束密度に応じて生じる起電力に基づいて温度を推定するため、前記応答性を向上することができる。さらに、前記従来技術では、磁化素子の温度が永久磁石ではなくその周囲の温度によって変動して、永久磁石の推定温度が不正確になるおそれもある。これに対し、前記実施形態では、永久磁石１１ｇの磁束密度に対応する起電力に基づいて永久磁石１１ｇの温度を推定するため、周囲の温度により受ける影響は小さく、永久磁石１１ｇの温度をより正確に推定することができる。   Here, in the said embodiment, in order to detect the electromotive force (voltage) which changes according to the magnitude | size of the magnetic flux density of the permanent magnet 11g, compared with a prior art (Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-222387), a permanent magnet The response (speed of following) of the estimated temperature change to the temperature change can be improved. Specifically, in the prior art, since the strength of the magnetic field of the magnetizing element that has taken heat from the permanent magnet is detected, the time required for heat transfer from the permanent magnet to the magnetizing element becomes a factor that reduces the responsiveness. . On the other hand, in the said embodiment, since the temperature is estimated based on the electromotive force which arises according to the magnetic flux density of the permanent magnet 11g, without going through heat transfer, the said responsiveness can be improved. Furthermore, in the prior art, the temperature of the magnetizing element varies not with the permanent magnet but with the surrounding temperature, and the estimated temperature of the permanent magnet may become inaccurate. On the other hand, in the embodiment, since the temperature of the permanent magnet 11g is estimated based on the electromotive force corresponding to the magnetic flux density of the permanent magnet 11g, the influence of the ambient temperature is small, and the temperature of the permanent magnet 11g is more accurate. Can be estimated.

前記実施形態では、波高値Ｖｍ及び周波数ｆの平均値又は最大値を用いて永久磁石１１ｇの磁束密度が算出される。そのため、ステータコイル１１ｄに電気的に接続されたインバータ２１のインピーダンスが変化しても、波高値Ｖｍ及び周波数ｆの誤差が緩和される。   In the embodiment, the magnetic flux density of the permanent magnet 11g is calculated using the average value or the maximum value of the crest value Vm and the frequency f. Therefore, even if the impedance of the inverter 21 electrically connected to the stator coil 11d changes, the error of the peak value Vm and the frequency f is alleviated.

なお、前記実施形態では、ステータコイル１１ｄとインバータ２１とを電気的に接続した状態で、ステータコイル１１ｄに印加された電圧を検出しているが、これに限定されない。例えば、ステータコイル１１ｄとインバータ２１とを切断した状態で、ステータコイル１１ｄに印加された電圧を検出することもできる。   In the above embodiment, the voltage applied to the stator coil 11d is detected in a state where the stator coil 11d and the inverter 21 are electrically connected, but the present invention is not limited to this. For example, the voltage applied to the stator coil 11d can be detected in a state where the stator coil 11d and the inverter 21 are disconnected.

図９は、別の実施形態を示す図５相当図である。以下の説明では、図５と同一の構成に対して同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。   FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 5 showing another embodiment. In the following description, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

この実施形態に係る発電システムは、ステータコイル１１ｄとインバータ２１との間に設けられたコンタクタ２９と、制御部２３に設けられるとともに前記コンタクタ２９の駆動を制御するコンタクタ制御部３１と、前記発電機１１のロータ１１ｂの回転位置を検出する回転位置検出部３０とを備えている。   The power generation system according to this embodiment includes a contactor 29 provided between the stator coil 11d and the inverter 21, a contactor control unit 31 provided in the control unit 23 and controlling the drive of the contactor 29, and the generator And a rotational position detector 30 that detects the rotational position of the eleventh rotor 11b.

コンタクタ２９は、インバータ２１とステータコイル１１ｄとを電気的に接続した接続状態と、インバータ２１をステータコイル１１ｄから切断した切断状態との間で切換動作可能である。   The contactor 29 can be switched between a connected state in which the inverter 21 and the stator coil 11d are electrically connected and a disconnected state in which the inverter 21 is disconnected from the stator coil 11d.

コンタクタ制御部３１は、前記接続状態と切断状態との間でコンタクタ２９の駆動を制御する。具体的に、コンタクタ制御部３１は、電圧検出部２４により電圧を検出するのに先立って、コンタクタ２９を切断状態に切り換える。また、コンタクタ制御部３１は、回転位置検出部３０により検出されたロータ１１ｂの回転位置に基づいて、ロータ１１ｂが目標となる回転位置に到達した時点でステータコイル１１ｄとインバータ２１とを接続するように、コンタクタ２９を接続状態に切り換える。これにより、コンタクタ２９の切換の前後において、インバータ２１に印加される電圧の位相と、ロータ１１ｂの回転位置（位相）とを整合させることができる。   The contactor control unit 31 controls the drive of the contactor 29 between the connected state and the disconnected state. Specifically, the contactor control unit 31 switches the contactor 29 to the disconnected state before the voltage detection unit 24 detects the voltage. Further, the contactor control unit 31 connects the stator coil 11d and the inverter 21 when the rotor 11b reaches the target rotation position based on the rotation position of the rotor 11b detected by the rotation position detection unit 30. Then, the contactor 29 is switched to the connected state. Thereby, before and after switching of the contactor 29, the phase of the voltage applied to the inverter 21 and the rotational position (phase) of the rotor 11b can be matched.

以下、図１０を参照して、図９に記載の制御部２３により実行される処理を説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 10, processing executed by the control unit 23 illustrated in FIG. 9 will be described.

制御部２３による処理が開始すると、前記初期設定処理Ｔを行った後、コンタクタ２９を切断状態に切り換える（ステップＳ０１）。次いで、上述したステップＳ１及びＳ２を実行して電圧を検出した後、回転位置検出部３０によりロータ１１ｂの回転位置を検出する（ステップＳ２１）。次に、この回転位置に基づいて、ロータ１１ｂの回転位置とインバータ２１に印加される電圧の位相とが整合するタイミングでコンタクタ２９を接続状態に切り換えて（ステップＳ２２）、上述したステップＳ３に移行する。   When the process by the control unit 23 is started, after performing the initial setting process T, the contactor 29 is switched to a disconnected state (step S01). Next, after performing steps S1 and S2 described above to detect a voltage, the rotational position detection unit 30 detects the rotational position of the rotor 11b (step S21). Next, based on this rotational position, the contactor 29 is switched to the connected state at the timing when the rotational position of the rotor 11b matches the phase of the voltage applied to the inverter 21 (step S22), and the process proceeds to the above-described step S3. To do.

本実施形態では、コンタクタ２９によりインバータ２１からステータコイル１１ｄを切断した状態で電圧を検出することができる。そのため、インバータ２１のインピーダンスの変化にかかわらず、ステータコイル１１ｄに印加された電圧を正確に検出することができる。   In the present embodiment, the voltage can be detected in a state where the stator coil 11 d is disconnected from the inverter 21 by the contactor 29. Therefore, the voltage applied to the stator coil 11d can be accurately detected regardless of the change in the impedance of the inverter 21.

なお、本実施形態では、上述のようにコンタクタ２９によりインバータ２１のインピーダンスの影響を回避することができるため、電圧の平均値を算出するためのステップＳ２及びＳ３を省略することもできる。   In this embodiment, since the influence of the impedance of the inverter 21 can be avoided by the contactor 29 as described above, steps S2 and S3 for calculating the average value of the voltage can be omitted.

また、本実施形態では、図７に示す初期設定処理のステップＴ１とステップＴ２との間に、前記ステップＳ０１を挿入するとともに、ステップＴ３とステップＳ５との間にステップＳ２１及びステップＳ２２を挿入することもできる。これにより、初期設定処理においても、インバータ２１のインピーダンスの変化にかかわらず、ステータコイル１１ｄに印加された電圧を正確に検出することができる。この初期設定処理においても、電圧の平均値を算出するためのステップＴ３及びステップＴ４を省略することができる。   In the present embodiment, the step S01 is inserted between the steps T1 and T2 of the initial setting process shown in FIG. 7, and the steps S21 and S22 are inserted between the steps T3 and S5. You can also Thereby, also in the initial setting process, the voltage applied to the stator coil 11d can be accurately detected regardless of the change in the impedance of the inverter 21. Also in this initial setting process, step T3 and step T4 for calculating the average value of the voltage can be omitted.

なお、前記実施形態では、永久磁石１１ｇに印加された起電力（電圧）を検出するための検出用コイルとして、発電機１１のステータコイル１１ｄを用いているが、これに限定されない。例えば、発電機１１のステータコイル１１ｄとは別に電圧検出用のコイルを設けることもできる。以下、この実施形態について図１１を参照して説明する。   In the above-described embodiment, the stator coil 11d of the generator 11 is used as a detection coil for detecting an electromotive force (voltage) applied to the permanent magnet 11g. However, the present invention is not limited to this. For example, a voltage detection coil can be provided separately from the stator coil 11 d of the generator 11. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る発電機１１では、ロータ１１ｂが回転軸１１ｅの軸線方向においてステータ１１ａよりも長い。具体的に、永久磁石１１ｇ（ロータ１１ｂ）は、回転軸１１ｅの軸線方向においてステータ１１ａよりも突出する突出部１１ｈを有している。   In the generator 11 according to the present embodiment, the rotor 11b is longer than the stator 11a in the axial direction of the rotating shaft 11e. Specifically, the permanent magnet 11g (rotor 11b) has a protruding portion 11h that protrudes from the stator 11a in the axial direction of the rotating shaft 11e.

そして、本実施形態に係る発電機１１は、永久磁石１１ｇの突出部１１ｈに対向するように配置された検出用コイル３３と、この検出用コイル３３と各ステータコイル１１ｄのうち回転軸１１ｅの軸線方向の末端に配置されたステータコイル１１ｄとの間に設けられたシールド部材３２とを備えている。検出用コイル３３は、ステータコイル１１ｄから回転軸１１ｅの軸線方向に離間して配置されている。また、検出用コイル３３は、インバータ２１（図５及び図９参照）に接続されずに、前記電圧検出部２４（図５及び図９参照）に対して電気的に接続されている。一方、各ステータコイル１１ｄは、電圧検出部２４に対して接続されずに、前記インバータ２１に電気的に接続されている。シールド部材３２は、検出用コイル３３と各ステータコイル１１ｄとの間を磁気的に遮断する。   The generator 11 according to the present embodiment includes a detection coil 33 disposed so as to face the protruding portion 11h of the permanent magnet 11g, and the axis of the rotation shaft 11e among the detection coil 33 and each stator coil 11d. And a shield member 32 provided between the stator coil 11d disposed at the end of the direction. The detection coil 33 is disposed away from the stator coil 11d in the axial direction of the rotating shaft 11e. Further, the detection coil 33 is electrically connected to the voltage detection unit 24 (see FIGS. 5 and 9) without being connected to the inverter 21 (see FIGS. 5 and 9). On the other hand, each stator coil 11 d is electrically connected to the inverter 21 without being connected to the voltage detection unit 24. The shield member 32 magnetically blocks between the detection coil 33 and each stator coil 11d.

前記実施形態では、インバータ２１に接続されたステータコイル１１ｄとは独立して検出用コイル３３が設けられている。そのため、インバータ２１のインピーダンスの変化にかかわらず、検出用コイル３３に印加された電圧をより正確に検出することができる。なお、検出用コイル３３が電圧検出部２４のみに接続されているようにすれば、より正確に検出コイルに印加された電圧を検出することができる。   In the embodiment, the detection coil 33 is provided independently of the stator coil 11 d connected to the inverter 21. Therefore, the voltage applied to the detection coil 33 can be detected more accurately regardless of the change in the impedance of the inverter 21. If the detection coil 33 is connected only to the voltage detector 24, the voltage applied to the detection coil can be detected more accurately.

また、前記実施形態では、シールド部材３２により検出用コイル３３とステータコイル１１ｄとが磁気的に遮断されている。そのため、ステータコイル１１ｄに生じる磁場がステータコイル１１ｄに与える影響を小さくすることができる。これにより、検出用コイル３３に印加された電圧をより正確に検出することができる。   In the embodiment, the detection coil 33 and the stator coil 11d are magnetically cut off by the shield member 32. Therefore, it is possible to reduce the influence of the magnetic field generated in the stator coil 11d on the stator coil 11d. Thereby, the voltage applied to the detection coil 33 can be detected more accurately.

なお、前記実施形態では、コイル１１ｄ、３３に印加された電圧を検出することにより、永久磁石１１ｇの磁束密度を算出しているが、これに限定されない。例えば、永久磁石１１ｇの磁束、磁界の強さ、磁束密度の少なくとも１つを検出可能な物理量検出手段を設けることもできる。これにより、物理量検出手段の検出結果に基づいて磁束密度を特定することができ、この磁束密度に基づいて永久磁石１１ｇの温度を推定することができる。この場合においても、ステータコイル１１ｄに印加される電圧の周波数を特定することができる手段を設けることが好ましい。   In the embodiment described above, the magnetic flux density of the permanent magnet 11g is calculated by detecting the voltage applied to the coils 11d and 33. However, the present invention is not limited to this. For example, a physical quantity detection means capable of detecting at least one of the magnetic flux of the permanent magnet 11g, the strength of the magnetic field, and the magnetic flux density can be provided. Thereby, the magnetic flux density can be specified based on the detection result of the physical quantity detection means, and the temperature of the permanent magnet 11g can be estimated based on the magnetic flux density. Even in this case, it is preferable to provide means capable of specifying the frequency of the voltage applied to the stator coil 11d.

また、前記実施形態では、スクリュータービン１０ａ、１０ａの回転に応じて発電する発電機１１について永久磁石１１ｇの温度を推定する点について説明したが、温度を推定する対象は発電機１１に限定されない。具体的に、電源から供給される電力に応じてロータが回転するモータについても、前記実施形態と同様に永久磁石の温度を推定することができる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the point which estimates the temperature of the permanent magnet 11g about the generator 11 which produces electric power according to rotation of the screw turbines 10a and 10a, the object which estimates temperature is not limited to the generator 11. FIG. Specifically, the temperature of the permanent magnet can also be estimated for a motor whose rotor rotates according to the power supplied from the power source, as in the above embodiment.

Ｂ０ 基準磁束密度
Ｂ１ 特定磁束密度
Ｔ０ 周囲温度（既知の温度）
Ｔ１ 推定温度
Ｖｍ 波高値
ｆ 周波数
１ 発電システム
２ 流体供給ポンプ
３ 蒸発器
４ 密閉式発電機
５ 凝縮器
６ 過冷却器
１０ａ スクリュータービン（回転部）
１０ｂ 出力軸
１１ 発電機（モータの一例）
１１ａ ステータ
１１ｂ ロータ
１１ｃ ステータ本体
１１ｄ ステータコイル
１１ｆ ロータ本体
１１ｇ 永久磁石
１１ｈ 突出部
１２ 収納容器
２１ インバータ（受渡部材）
２２ 周囲温度検出部
２４ 電圧検出部
２５ 演算部
２６ 記憶部
２７ 温度推定部
２８ 指令部
２９ コンタクタ（切換部材）
３２ シールド部材
３３ 検出用コイル B0 Reference magnetic flux density B1 Specific magnetic flux density T0 Ambient temperature (known temperature)
T1 Estimated temperature Vm Crest value f Frequency 1 Power generation system 2 Fluid supply pump 3 Evaporator 4 Enclosed generator 5 Condenser 6 Subcooler 10a Screw turbine (rotating part)
10b Output shaft 11 Generator (an example of a motor)
11a Stator 11b Rotor 11c Stator body 11d Stator coil 11f Rotor body 11g Permanent magnet 11h Protruding part 12 Storage container 21 Inverter (delivery member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Ambient temperature detection part 24 Voltage detection part 25 Operation part 26 Storage part 27 Temperature estimation part 28 Command part 29 Contactor (switching member)
32 Shield member 33 Detection coil

Claims (13)

ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有するモータについて前記永久磁石の温度を推定するための温度推定装置であって、
前記永久磁石の磁束密度を特定するための磁束密度特定手段と、
前記永久磁石の温度が既知である条件下において前記磁束密度特定手段により特定された基準磁束密度を記憶する記憶部と、
前記磁束密度特定手段により特定された特定磁束密度と、前記既知の温度と、前記基準磁束密度とに基づいて、前記特定磁束密度の特定時における前記永久磁石の温度を推定する温度推定部とを備えている、温度推定装置。 A temperature estimation device for estimating a temperature of the permanent magnet for a motor having a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet,
Magnetic flux density specifying means for specifying the magnetic flux density of the permanent magnet;
A storage unit for storing a reference magnetic flux density specified by the magnetic flux density specifying unit under a condition in which the temperature of the permanent magnet is known;
A temperature estimation unit for estimating a temperature of the permanent magnet at the time of specifying the specific magnetic flux density based on the specific magnetic flux density specified by the magnetic flux density specifying means, the known temperature, and the reference magnetic flux density; A temperature estimation device is provided. 前記温度推定部は、前記特定磁束密度に対する前記基準磁束密度の比と、前記既知の温度とに基づいて前記永久磁石の温度を推定する、請求項１に記載の温度推定装置。   The temperature estimation device according to claim 1, wherein the temperature estimation unit estimates a temperature of the permanent magnet based on a ratio of the reference magnetic flux density to the specific magnetic flux density and the known temperature. 前記磁束密度特定手段は、前記ステータに設けられるとともに前記永久磁石の磁束密度の大きさに応じた大きさの起電力を生じさせることが可能な検出用コイルと、前記検出用コイルに印加された電圧を検出可能な電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記永久磁石の磁束密度を算出する演算部とを備えている、請求項１又は２に記載の温度推定装置。   The magnetic flux density specifying means is applied to the detection coil provided in the stator and capable of generating an electromotive force having a magnitude corresponding to the magnitude of the magnetic flux density of the permanent magnet, and the detection coil The temperature estimation apparatus according to claim 1, further comprising: a voltage detection unit capable of detecting a voltage; and a calculation unit that calculates a magnetic flux density of the permanent magnet based on the voltage detected by the voltage detection unit. . 前記電圧検出部は、前記検出用コイルに印加された電圧波形における波高値と、周波数とを検出し、
前記演算部は、前記波高値と周波数とに基づいて前記永久磁石の磁束密度を算出する、請求項３に記載の温度推定装置。 The voltage detection unit detects a peak value and a frequency in a voltage waveform applied to the detection coil,
The temperature estimation device according to claim 3, wherein the calculation unit calculates a magnetic flux density of the permanent magnet based on the peak value and the frequency. 前記電圧検出部は、前記波高値及び前記周波数を複数回検出し、
前記演算部は、前記波高値の平均値又は最大値、及び前記周波数の平均値又は最大値をそれぞれ算出するとともに、これら平均値又は最大値を用いて永久磁石の磁束密度を算出する、請求項４に記載の温度推定装置。 The voltage detection unit detects the peak value and the frequency multiple times,
The arithmetic unit calculates an average value or maximum value of the peak values and an average value or maximum value of the frequency, respectively, and calculates the magnetic flux density of the permanent magnet using these average values or maximum values. 4. The temperature estimation device according to 4. 前記検出用コイルとの間で電力を受け渡し可能な受渡部材と、
前記受渡部材と前記検出用コイルとを電気的に接続した接続状態と、前記受渡部材を前記検出用コイルから切離した切断状態との間で切換動作可能な切換部材とをさらに備え、
前記電圧検出部は、前記切換部材が前記切断状態に切り換えられた状態で、前記検出用コイルに印加された電圧を検出する、請求項３〜５の何れか１項に記載の温度推定装置。 A delivery member capable of delivering power to and from the detection coil;
A switching member capable of switching between a connection state in which the delivery member and the detection coil are electrically connected and a cut state in which the delivery member is separated from the detection coil;
The temperature estimation device according to any one of claims 3 to 5, wherein the voltage detection unit detects a voltage applied to the detection coil in a state where the switching member is switched to the cut state. 前記ステータは、前記永久磁石の磁束密度の大きさに応じた大きさの起電力を生じさせることが可能なステータコイルを有し、
前記ステータコイルとの間で電力を受け渡し可能な受渡部材をさらに備え、
前記検出用コイルは、前記受渡部材に対して電気的に非接続である、請求項３〜５の何れか１項に記載の温度推定装置。 The stator has a stator coil capable of generating an electromotive force having a magnitude corresponding to the magnitude of the magnetic flux density of the permanent magnet,
A delivery member capable of delivering power to and from the stator coil;
The temperature estimation device according to claim 3, wherein the detection coil is electrically disconnected from the delivery member. 前記検出用コイルは、前記電圧検出部にのみ電気的に接続されている、請求項７に記載の温度推定装置。   The temperature estimation apparatus according to claim 7, wherein the detection coil is electrically connected only to the voltage detection unit. 前記永久磁石は、前記ロータの回転軸の軸線方向において前記ステータよりも突出する突出部を有し、
前記検出用コイルは、前記ステータコイルから前記軸線方向に離間するとともに前記永久磁石の突出部に対向するように配置され、
前記検出用コイルと前記ステータコイルとの間には、前記検出用コイルと前記ステータコイルとの間を磁気的に遮断するためのシールド部材が設けられている、請求項７又は８に記載の温度推定装置。 The permanent magnet has a protruding portion protruding from the stator in the axial direction of the rotation shaft of the rotor,
The detection coil is disposed so as to be spaced apart from the stator coil in the axial direction and to face the protruding portion of the permanent magnet,
The temperature according to claim 7 or 8, wherein a shield member for magnetically blocking between the detection coil and the stator coil is provided between the detection coil and the stator coil. Estimating device. 前記ステータに設けられ、前記ステータの周囲の温度を検出する周囲温度検出部をさらに備え、
前記記憶部は、前記周囲温度検出部により検出された温度を記憶する、請求項１〜９の何れか１項に記載の温度推定装置。 An ambient temperature detector provided on the stator and detecting an ambient temperature of the stator;
The temperature estimation apparatus according to claim 1, wherein the storage unit stores a temperature detected by the ambient temperature detection unit. 前記磁束密度特定手段は、前記ステータに設けられるとともに前記永久磁石の磁束、磁界の強さ、磁束密度の少なくとも１つを検出可能な物理量検出部を含んでいる、請求項１又は２に記載の温度推定装置。   The said magnetic flux density specific | specification means is provided in the said stator, and contains the physical quantity detection part which can detect at least 1 of the magnetic flux of the said permanent magnet, the magnetic field strength, and a magnetic flux density. Temperature estimation device. 作動流体の膨張を利用して発電する発電システムであって、
前記作動流体を吐出する流体供給ポンプと、
前記流体供給ポンプから供給された作動流体を加熱する蒸発器と、
前記蒸発器から導かれた作動流体の膨張により回転する回転体と、
前記回転体と一体に回転する出力軸と、
前記出力軸に連結されるとともに前記回転体の回転駆動に応じて発電する発電機と、
前記回転体の回転に供された作動流体を凝縮する凝縮器と、
前記回転体、前記出力軸、及び前記発電機を収納する収納容器と、
前記発電機の温度を推定する請求項１〜１１の何れか１項に記載の温度推定装置とを備え、
前記発電機は、ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有し、
前記収納容器には、前記作動流体を導入するための導入部と、前記発電機を挟んで前記導入部と反対側に設けられるとともに作動流体を導出するための導出部とが設けられ、
前記温度推定装置は、前記永久磁石の温度を推定するとともに、前記永久磁石の推定温度に基づいて前記永久磁石が予め設定された目標温度となるように、前記流体供給ポンプ、前記蒸発器、前記凝縮器の少なくとも１つに指令する指令部を有する、発電システム。 A power generation system that generates electricity using expansion of a working fluid,
A fluid supply pump for discharging the working fluid;
An evaporator for heating the working fluid supplied from the fluid supply pump;
A rotating body that rotates by expansion of the working fluid guided from the evaporator;
An output shaft that rotates integrally with the rotating body;
A generator connected to the output shaft and generating electric power according to the rotational drive of the rotating body;
A condenser for condensing the working fluid provided for rotation of the rotating body;
A storage container for storing the rotating body, the output shaft, and the generator;
The temperature estimation device according to any one of claims 1 to 11, which estimates the temperature of the generator.
The generator includes a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet.
The storage container is provided with an introduction portion for introducing the working fluid, and a lead-out portion for deriving the working fluid while being provided on the opposite side of the introduction portion with the generator interposed therebetween,
The temperature estimation device estimates the temperature of the permanent magnet and, based on the estimated temperature of the permanent magnet, the fluid supply pump, the evaporator, A power generation system including a command unit that commands at least one of the condensers. ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有するモータについて前記永久磁石の温度を推定するための温度推定方法であって、
周囲の温度と前記永久磁石の温度とが略同等となる条件下において、前記周囲の温度を測定するとともに前記永久磁石の磁束密度を特定する準備工程と、
前記準備工程の後、前記永久磁石の磁束密度を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された磁束密度と、前記準備工程で測定された周囲の温度と、前記準備工程で特定された磁束密度とに基づいて前記永久磁石の温度を推定する推定工程とを含む、温度推定方法。 A temperature estimation method for estimating a temperature of the permanent magnet for a motor having a stator and a rotor that is rotatable with respect to the stator and provided with a permanent magnet,
A preparatory step of measuring the ambient temperature and specifying the magnetic flux density of the permanent magnet under conditions where the ambient temperature and the temperature of the permanent magnet are substantially equivalent;
After the preparation step, a specific step of specifying the magnetic flux density of the permanent magnet;
Including an estimation step of estimating the temperature of the permanent magnet based on the magnetic flux density specified in the specification step, the ambient temperature measured in the preparation step, and the magnetic flux density specified in the preparation step. Temperature estimation method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174682A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 三菱電機株式会社 Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor
CN106452194A (en) * 2016-11-04 2017-02-22 深圳市道通智能航空技术有限公司 Method, device and system for heating motors
CN113824371A (en) * 2020-06-03 2021-12-21 株洲中车时代电气股份有限公司 Rotor temperature detection method, system and device of permanent magnet synchronous motor

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102030188B1 (en) 2013-07-04 2019-10-08 현대모비스 주식회사 Apparatus and Method for estimating rotor temperature of motor
DE102014218381A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Robert Bosch Gmbh Measurement of the temperature of the rotor of an electric machine
JP6427805B2 (en) * 2015-05-19 2018-11-28 本田技研工業株式会社 Temperature estimation device for rotating electrical machines
GB2574416A (en) * 2018-06-05 2019-12-11 Bombardier Transp Gmbh A method and an apparatus for determining a temperature of a rotor
EP3599715B1 (en) * 2018-07-26 2022-08-24 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Assessing wind turbine generator rotor temperature

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004222387A (en) * 2003-01-14 2004-08-05 Toyota Motor Corp Permanent magnet temperature sensor, permanent magnet motor, and drive system thereof
JP2005012914A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Koyo Seiko Co Ltd Driver for motor
JP2007336708A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Nissan Motor Co Ltd Temperature detection apparatus for permanent magnet of permanent-magnetic rotating machine
JP2008312330A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Ebara Corp Waste heat power generating apparatus and operation method for the waste heat power generating apparatus
US20090151356A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 General Electric Company System and method for controlling an expansion system
US20100276929A1 (en) * 2009-10-28 2010-11-04 General Electric Company System and method for determining the temperature of a permanent magnet in a machine
JP2011010492A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Amitec:Kk Liquidtight servo motor device incorporating leakage flux detecting type rotational position detector

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903525B2 (en) * 2003-08-05 2005-06-07 Kendro Laboratory Products, Lp Motor temperature sensor system and method to determine motor performance
KR100611271B1 (en) * 2004-04-27 2006-08-10 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Two stage screw refrigerator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004222387A (en) * 2003-01-14 2004-08-05 Toyota Motor Corp Permanent magnet temperature sensor, permanent magnet motor, and drive system thereof
JP2005012914A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Koyo Seiko Co Ltd Driver for motor
JP2007336708A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Nissan Motor Co Ltd Temperature detection apparatus for permanent magnet of permanent-magnetic rotating machine
JP2008312330A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Ebara Corp Waste heat power generating apparatus and operation method for the waste heat power generating apparatus
US20090151356A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-18 General Electric Company System and method for controlling an expansion system
JP2011010492A (en) * 2009-06-26 2011-01-13 Amitec:Kk Liquidtight servo motor device incorporating leakage flux detecting type rotational position detector
US20100276929A1 (en) * 2009-10-28 2010-11-04 General Electric Company System and method for determining the temperature of a permanent magnet in a machine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174682A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 三菱電機株式会社 Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor
JP5976204B2 (en) * 2013-04-26 2016-08-23 三菱電機株式会社 Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor
US9893598B2 (en) 2013-04-26 2018-02-13 Mitsubishi Electric Corporation Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor
DE112013006997B4 (en) * 2013-04-26 2021-02-25 Mitsubishi Electric Corp. Magnet temperature estimation device for permanent magnet motor and magnet temperature estimation method for permanent magnet motor
CN106452194A (en) * 2016-11-04 2017-02-22 深圳市道通智能航空技术有限公司 Method, device and system for heating motors
CN113824371A (en) * 2020-06-03 2021-12-21 株洲中车时代电气股份有限公司 Rotor temperature detection method, system and device of permanent magnet synchronous motor
CN113824371B (en) * 2020-06-03 2024-04-09 湖南中车时代电驱科技有限公司 Rotor temperature detection method, system and device of permanent magnet synchronous motor

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