JPS591399Y2

JPS591399Y2 - 回転子の接続導体の異常検出装置

Info

Publication number: JPS591399Y2
Application number: JP6000282U
Authority: JP
Inventors: 信正天笠
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1984-01-14
Also published as: JPS586566U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、回転電機の回転子の接続導体、例えば回転
電機子と回転整流器とを接続するため、回転体上に配設
された複数の接続導体の異常を検出する装置に関するも
のである。

回転整流器を有する回転子では、各アームに設けられた
多数の並列保護ヒユーズのうち１個が溶断した場合の溶
断検知をし、あるいは、ヒユーズを装着してない場合は
、１個のダイオードの破損による過電流を検出しようと
するものである。

回転励磁機の回転整流器のヒユーズ溶断検出方法として
は、従来より特許出願公告昭４５−２３４４９号などが
知られている。

この方法は、ダイオードに流れる電流を検出素子で検出
するが、検出素子の信号を選択して警報装置に導通させ
ている。

この信号選択のため同期パルス制御装置が必要であった
。

なぜなら、検出素子に誘起される電圧は複数の接続導体
に流れる電流の影響を受け、各導体が正常時においても
複雑な波形となり、ヒユーズ溶断時には溶断の条件によ
って様相が異なり、一層判別が困難となるため、なんら
かの方法により信号選択を必要としていた。

しかし、この方法では同期パルスの選択した時間に対し
、回転電機の出力変化による内部位相角の変動などによ
り影響をうけ、電流流通時点がずれるため、装置が複雑
となり、かつ、実用化がはなはだ困難で゛あった。

この考案は、上記のような従来のものの欠点を除き、簡
便な方法で、且つ、種々の構成の接続導体でも、異常を
検出できる装置を提供するものである。

この考案を適用する回転子の例として、回転整流装置の
ヒユーズ溶断検出装置の場合について説明する。

回転整流装置を有するブラシレス励磁装置の原理図を第
１図に示す。

１は同期機、２は同期機の固定子の電機子、３は同期機
の回転界磁、４は同期機及びブラシレス励磁機の直結し
た回転子を示す。

５は回転整流装置、６は交流励磁機で、固定子の界磁７
及び回転電機子８よりなる。

９は副励磁機で、永久磁石よりなる回転界磁１０及び固
定子の電機子１１よりなる。

１２は交流励磁機６への直流界磁電流を調整する自動電
圧調整装置、１３は交流励磁機６の電機子８と回転整流
装置５とを接続する複数の接続導体である。

第２図は第１図の交流励磁機６の回転子部分の概要を示
す説明図である。

電機子８は人結線で各相とも２並列回路を有し、位相リ
ング１４により、各相ごとにまとめられている。

回転整流装置５は３相全波結線であす、ＩＳ −３Ｐ
−６Ａ（各相ごとダイオード５ａのｌ直列が３並列回
路にされ、＋。

側とで合計６アーム）の構成である。

接続導体１３は各相ごとの位相リング１４と、ダイオー
ド５ａ２回路（＋側及び一側）とに接続され、各相３本
宛で構成されている。

第２図では整流装置の詳細は省略しているが保護のため
のヒユーズが各ダイオード５ａに直列に接続されている
ものである。

このように構成された装置において、回転子４を回転し
、界磁７に励磁電流を流すと、電機子８に３相交流が発
生する。

この交流を回転整流装置５により整流し、同期機の回転
界磁３に供給する。

接続導体１３には交流が流れるが、整流装置５により交
流電流の周波数でみて、電気角１２０°通電（半波１８
０°において）の交流となるので、接続導体１３に対し
固定側でこの通電電流による誘起電圧を検出する検出素
子の位置は、当然この回転子周囲での通電領域になけれ
ばならない。

また、検出素子の設定には、この通電領域を知らねばな
らない。

しかし、通電領域は交流励磁機６や接続導体１３の設計
内容により変り、かつ非常に多くのパラメータにより入
りくんだものとなり、複雑なものとなる。

第３図に交流励磁機の電機子と接続導体の関係を示す。

界磁７は複数の磁極１５を有し、回転電機子８ではある
相帯を有する電機子コイル１６が一端を位相リング１４
に接続され、他端を中性リング１７に接続されている。

接続導体１３の本数は一般に整流回路の構成などにより
決められ、かつ、規則正しく回転子軸上に分布されてい
る。

第４図に接続導体部の配置の例を断面図を示す。

回転子軸１８に非磁性リング１９を焼ばめしている。

絶縁部材２０を介して接続導体１３が、例えば図示のよ
うな本数が等間隔に配列され、エポキシガラスバンドの
ような固定バンド２１で゛固定された構成となっている
。

電機子コイル１６の通電は、極と相帝との関係により決
められる。

相帯中心と接続導体１３との角度Ａ（第３図参照）は、
極数、電機子コイル巻線方法、相順、回転方向、相数、
位相リング１４の有無、接続導体１３数と配置方法など
により決められる。

角度Ａにより、接続導体１３に対向する固定側の通電基
準点が求められる。

次に、接続導体１３部の通電領域、通電領域内の任意の
位置に設置される検出素子、複数の接続導体１３の配置
の関係を求めることにより、検出素子に誘起される信号
が判明する。

しかし、一般に接続導体１３の数は６〜１２０本程度で
あり、しかも、この構成はブラシレス励磁機の設計ごと
に変る。

これに対し通電ダイヤグラムを作成することにより上記
接続導体１３の配置と検出素子の関係を求めることがで
きる。

第５図に通電ダイヤグラムの一例を示す。

図の縦軸は各導体１３の配列角を表示し、横軸は回転角
を示す。

横軸の任意の１点は１つの時間を表わし、その瞬間にお
ける回転子の状況を縦軸が示している。

各相導体１３の口で示した部分が交流の＋側での、目で
示した部分が交流の一側での通電領域を表わしている。

言いかえると、各導体１３の空間的、時間的な関係を示
している。

なお、接続導体１３の配列角の基準点０°は構造上定ま
ったものであり、又、回転角については、交流励磁機の
力率は整流回路方式によりほぼ一定値となるので、電機
子コイル通電状態の界磁極と電機子コイル位置が定まる
。

第５図は交流周波数３００ルで、整流回路１Ｓ１０Ｐ−
６Ａという構成で、接続導体数、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相１０本
であり、かつＵ、Ｕ、Ｖ、Ｖ、Ｗ、Ｗ、Ｕ、Ｕ・・・・
・・という相順帯の順の場合の通電ダイヤグラムの部分
拡大図である。

図に示した■、■■の横線が、この発明の実施例として
の固定部に配設された少なくとも一対の検出素子のうち
の、対をなす検出素子の位置を示す。

検出素子は、例えばＩ形検出コイルのように、あるエア
ギャップをもって対向した回転部導体の電流による磁束
を検出し、電圧を誘起するものである。

対をなす検出素子はどの位置に置かれてもよいが、相互
の関係を第５図では７２°離している。

第５図において、検出素子位置線■、Ｉ■と、各相導体
１３の通電領域線との交点で検出コイルは導体重流を検
出できる。

しかし、実際は電流による磁束を検出するようにしてい
るので、検出素子位置線近傍の各導体電流の影響を受け
るため、１個の検出素子により個々の導体による誘起電
圧を求め異常を検出することは非常に困難である。

しかし、この考案のように、第５図の例の場合は７２°
の間隔で別の検出素子を設置することにより、非常に簡
単に通電電流の異常を検出できる。

■とＩＩの検出素子位置線を調査すれば、時間経過に対
して導体の表示番号が変るだけで、全く同一の通電現象
をたどっていることが判明されるよつ。

すなわち、位置■と導体■、とが交差している同時刻で
は、位置線ＩＩと導体■３とが交差し、また、位置線■
と導体■３が交差している同時刻では、位置線ＩＩと導
体■５とが交差している。

すなわち、導体番号が変るだけで、通電現象、すなわち
、検出素子の誘起電圧は全く同一の波形を連続的に検出
していることになる。

この対の検出素子の信号を逆接続で合威し、打ち消して
やれば理論上信号がないのと同一となる。

しかし、万一導体■１に異常があり電流が流れていない
とすれば、■位置の検出素子の誘起電圧波形はこのとき
正常とは著しく異なってくる。

同時刻に計測したＩＩ色位置検出素子の誘起電圧波形は
正常のままであり、この■、■■の対の検出素子の差信
号は、正常時の状況と当然著しく異なってくる。

なお、７２°の間隔が若干ずれていても、磁束により検
出する関係上、微少信号がノイズとして表われるだけで
、異常時の過大な信号に比し問題はなく容易に検出でき
る。

対の検出素子の間隔は導体構成により変ってくるので、
全ての導体が前述のように比較できるように検出素子の
必要個数を選択配設すればよい。

結局、接続導体がいかに変化しようと、等ピッチ配置で
なくても、規則正しく分布配列している限り、通電現象
の解明により合成信号を利用することにより異常信号の
検出を可能とするものである。

なお、第５図では対の検出素子の間隔は７２°の整数倍
であればどこでも同一である。

しかし接続導体数や配列によってこの間隔は異なってく
る。

第６図はこの考案の回路構成原理図を示す。

回転子軸１８には接続導体１３が配設固定され回転され
る。

固定側に設置された対をなす検出素子２２が接続導体１
３の通電により信号を発生し、この対の検出素子２２が
互いの信号を打ち消す方向に結線されており、電圧の判
別回路である異常信号検出回路２３に接続されている。

検出回路２３は簡単は回路でよく、例えば、一定値以上
の信号電圧により警報回路２４を動作させるものであれ
ばよい。

この考案の一実施例による回路図を第７図に示す。

検出素子２２の信号は、先ず、信号検出回路２５により
信号の存在の有無が確認され、上記雨検出素子２２の信
号のピーク値を合成した合成信号が不感帯回路２６に入
れられる。

この回路２６でライズ信号が交流励磁機の界磁電流信号
回路２９よりの界磁電流に比例した信号によりその量だ
け除去され、異常時に発生する過電圧信号のみが検出回
路２３と警報回路２４に送られる。

なお、第２図のように、整流回路よりの出力がインダク
タンスをもった負荷に接続されている。

場合は、固定界磁７の電流の変化に対し、接続導体１３
を流れる電流の変化が遅れてくる。

これを補償するために、上記界磁電流信号回路２９より
の信号にタイマなどよりなる遅延回路を入れることによ
り、上記不感帯回路２６の動作がより確実に行なえる。

なお、上記実施例ではブラシレス励磁機と回転整流装置
間の交流を通電する接続導体の異常検出の場合を説明し
たが、これに限らず、例えば第１図のダイオード回路接
続導体２８での異常検出にも適用でき、同様の効果を得
ることができる。

以上のように、この考案によれば、対をなす検出素子を
組合せ配置し、この検出素子の信号電圧を判別する検出
回路によっており、極めて簡単な装置で安価にでき、し
かも、正常状態では回転数の変化や負荷の変化によって
信号特性が変化しても合成された信号は変化がなく、異
常状態では顕著に変化し、精度よく信頼性が高い異常検
出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は同期機のブラシレス励磁装置の原理図、第２図
は第１図の交流励磁機の電機子と回転整流装置との接続
導体部を示す回転子の概略説明図、第３図は第２図の電
機子コイルとこれにより出された接続導体の関係を示す
図、第４図は第２図の回転子の接続導体部分の断面正面
図、第５図はこの考案の一実施例による装置を適用する
第４図の接続導体の通電ダイヤグラムの図、第６図はこ
の考案による回路構成原理図、第７図はこの考案の一実
施例を示す装置の回路図である。４・・・・・・回転子、７・・・・・・固定子の界磁、
３・・・・・・回転電機子、１３・・・・・・接続導体
、１８・・・・・・回転子軸、２２・・・・・・検出素
子、２３・・・・・・異常信号検出回路、２４・・・・
・・警報回路、２６・・・・・・不感帯回路、２９・・
・・・・界磁電流信号回路。なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

回転子の回転体上に分布配列され、上記回転子の回転電
機と回転整流装置とを接続して通電する並列接続を有す
る複数の接続導体、少なくとも一対の検出素子であって
対をなす検出素子の双方が所定の間隔を離して固定側に
配設され、上記接続導体にエアギャップを隔てて対向し
、上記各接続導体が正常通電状態では検出により同一信
号を発生する個所に取付けられる上記検出素子、上記対
をなす検出素子の検出信号を相互に打消す接続にして入
力し、双方の検出信号に差異のある時信号を出す異常信
号検出回路、およびこの検出回路よりの信号により異常
を表わす表示回路を備え、上記個所を通電ダイヤグラム
で求めるようにした回転子の接続導体の異常検出装置。