JP2000346916A - 回転電機の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易にかつ高精度に固定子巻線の異常を監視
できる回転電機の異常検出装置を得る。 【解決手段】 固定子巻線４の異常検出時に、部分放電
検出器Ａ１及びＡ２を、誘導電動機１におけるフランジ
７に設けられたエアーギャップ測定用穴８から固定子フ
レーム２内に挿入し、固定子巻線４の異常時に発生する
部分放電の検出を行い、異常判定を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子巻線の絶縁
劣化等による異常を容易にかつ様々な方法で検出し、監
視することができる電動機等の回転電機の異常検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、一般産業のプラントの規模は大形
化の一途をたどっており、これに伴って回転電機も大形
化すると共にその設置数も増加している。従って、この
ような回転電機にあっては特に高い信頼性が要求される
ため、保守点検を確実に行って絶縁破壊等の突発事故を
未然に防止する必要がある。

【０００３】従来、回転電機停止時の絶縁劣化を診断す
る方法として、例えば固定子については、回転電機の運
転を停止した後、巻線に高電圧を印加して絶縁抵抗、交
流電流、誘電体損失角、部分放電等の電気的諸特性を測
定し、各部位の絶縁物の劣化度を推測する電気的方法が
用いられている。また、回転子については回転電機を分
解して回転子を取り出し、目視や打音により絶縁部位の
機械的損傷状態、巻線固定力の劣化状態を判断する機械
的な方法が用いられている。

【０００４】一方、回転電機運転中の絶縁劣化を診断す
る方法としては、図１２に示すように固定子を収納する
固定子フレーム１０４の内壁面に配置された固定子コア
１０７のスロットより外に突出している固定子巻線１０
５の端部と対向する位置にループアンテナ１３０を配置
し、固定子巻線１０５の異常に伴って発生する部分放電
に基づく放射電磁波をループアンテナ１３０で検出する
方法が、特開平４−２９６６７３号公報で開示されてい
る。また、図１３に示すように固定子を収納する固定子
フレーム１０４の内壁面に配置された固定子コア１０７
のスロットより外に突出している固定子巻線１０５の端
部の横断面と対向する位置に、リフレクタアンテナ１３
１を円周方向に配置し、固定子巻線１０５の異常に伴っ
て発生する部分放電に基づく放射電磁波をリフレクタア
ンテナ１３１で検出する方法が、特開平４−３１３０７
４号公報で開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、回転電機停止
時の劣化診断法では、回転電機の運転停止のみならず線
路接続の切り放しを必要とし、場合によっては回転子の
抜き取り等も必要とするため、このような一連の方法を
行うには時間、労力、費用が必要であり、頻繁な劣化判
定試験の実施が困難であった。また、特開平４−２９６
６７３号公報及び特開平４−３１３０７４号公報で開示
された回転電機運転中の劣化診断法では、回転電機製造
時にアンテナ等をあらかじめフレーム内の所定の位置に
配置しておく必要があり、回転電機１台ごとにアンテナ
が必要であることから、製造工程や費用がかかり、複雑
な回転電機の劣化診断を１種類のアンテナによる方法、
又は１種類の測定方法でしか判定できないという問題点
があった。

【０００６】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、容易にかつ高精度に固定子巻
線の異常を監視できる回転電機の異常検出装置を得るこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る回転電機
の異常検出装置は、電動機等の回転電機における固定子
巻線の異常を検出する回転電機の異常検出装置におい
て、回転電機における固定子巻線の異常時に発生する部
分放電の検出を行う少なくとも１つの部分放電検出器で
構成された部分放電検出部と、該部分放電検出部からの
検出信号に基づいて回転電機における固定子巻線の異常
判定を行う異常判定部とを備え、部分放電検出部におけ
る部分放電検出器は、回転電機の固定子コアと回転子コ
アとのエアーギャップを測定するためにあらかじめフラ
ンジに設けられた少なくとも１つの貫通穴からフレーム
内部に挿入されるものである。

【０００８】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１において、回転電機における回転軸に
対して大略垂直方向にあるフレーム側面における固定子
巻線の端部と対向する位置に、貫通穴を有する少なくと
も１つのカプラを設け、上記部分放電検出部における部
分放電検出器は、該カプラの貫通穴からフレーム内部に
挿入されるものである。

【０００９】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項２において、部分放電検出部は、複数の
部分放電検出器で構成され、該各部分放電検出器は、フ
ランジに設けられた貫通穴及び／又はカプラの貫通穴か
らそれぞれフレーム内部に挿入されるものである。

【００１０】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部
分放電検出器は、回転電機における固定子巻線の異常時
に発生する部分放電に伴って放射される電磁波の検出を
行い、異常判定部は、部分放電検出器で検出された電磁
波から得られる部分放電の放電特性より固定子巻線の異
常判定を行うものである。

【００１１】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項４において、部分放電検出器に、固定子
巻線の部分放電に伴う放射電磁波の検出を行う縮小可能
なアンテナを使用するものである。

【００１２】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項５において、部分放電検出器に、ループ
アンテナを使用するものである。

【００１３】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項５において、部分放電検出器に、平板電
極を使用するものである。

【００１４】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項５において、部分放電検出器に、リフレ
クタアンテナを使用するものである。

【００１５】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項５において、部分放電検出器に、ロッド
アンテナを使用するものである。

【００１６】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部
分放電検出器に、回転電機における固定子巻線の異常時
に発生する部分放電に伴って発生する音の検出を行う音
響検出器を使用するものである。

【００１７】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１０において、異常判定部は、音響検出
器で検出された音の強度から固定子巻線の異常判定を行
うものである。

【００１８】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１０において、異常判定部は、音響検出
器で検出された音のスペクトルから固定子巻線の異常判
定を行うものである。

【００１９】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部
分放電検出器に、回転電機における固定子巻線の異常時
に発生する部分放電に伴って発生する光の検出を行う光
検出器を使用するものである。

【００２０】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１３において、異常判定部は、光検出器
で検出された光の強度から固定子巻線の異常判定を行う
ものである。

【００２１】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１３において、異常判定部は、光検出器
で検出された光のスペクトルから固定子巻線の異常判定
を行うものである。

【００２２】また、この発明に係る回転電機の異常検出
装置は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部
分放電検出器に、回転電機における固定子巻線の異常時
に発生する部分放電に伴って発生する磁気の検出を行う
磁気センサを使用するものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１における
回転電機の異常検出装置を示した概略の構造図であり、
図２は、図１で示した回転電機の正面図を示している。
なお、図１及び図２では、回転電機として誘導電動機の
場合を例にして示している。図１及び図２において、誘
導電動機１は、固定子フレーム２内に設けられた、固定
子コア３及び固定子巻線４等からなる固定子、並びに回
転子コア５等からなる回転子６を有し、固定子フレーム
２はフランジ７で閉鎖されている。

【００２４】固定子巻線４は、固定子コア３に設けられ
たスロット溝に納められて巻線されており、固定子コア
３の外部に出ている固定子巻線部分は固定子巻線端部と
呼ばれている。フランジ７には固定子コア３と回転子コ
ア５との間の空隙長、いわゆるエアーギャップを測定す
るためのエアーギャップ測定用穴８が設けられており、
通常運転中はボルト等の金属製部材によってエアーギャ
ップ測定用穴８は閉鎖されている。該エアーギャップ測
定用穴８は、固定子巻線４の固定子巻線端部における最
も出力側に近い巻線に対向する位置に、かつ、同一円周
上に設けられる。

【００２５】ここで、通常、回転電機において、エアー
ギャップに不揃いがあると、固定子と回転子間に不平衡
磁気吸引力が生じ、機械の振動、騒音の原因となる。更
に不平衡が進展すると、軸受け部に働く荷重が増大し、
軸受け損傷を引き起こす。このため、回転電機の製作時
やメンテナンス時にはエアーギャップの測定、管理を行
わねばならず、フランジにエアーギャップ測定用穴が設
けられている。なお、図２では、４カ所のエアーギャッ
プ測定用穴８を設けた場合を例にして示したが、これは
一例であり、エアーギャップ測定用穴８の数は誘導電動
機１の機種によって異なる。

【００２６】一方、誘導電動機１の固定子巻線４におけ
る絶縁劣化等による異常の検出を行う異常検出装置１０
は、固定子巻線４の異常に伴って発生する部分放電に基
づく放射電磁波の検出を行う高周波アンテナ等からなる
部分放電検出器Ａ１及びＡ２と、該部分放電検出器Ａ１
及びＡ２で検出された信号から固定子巻線４の異常判定
を行う異常判定装置１１とで構成されている。各部分放
電検出器Ａ１及びＡ２は、対応する信号線Ｓ１及びＳ２
を介して異常判定装置１１と接続されている。なお、図
１では、２つの部分放電検出器Ａ１及びＡ２を使用した
場合を例にして示しているが、これは一例であり、本発
明は、少なくとも１つの部分放電検出器を使用するもの
である。

【００２７】図３は、図１で示した異常判定装置１１の
構成を示す概略のブロック図である。図３において、異
常判定装置１１は、ｎ（ｎは自然数）個の各部分放電検
出器Ａ１〜Ａｎから、対応する信号線Ｓ１〜Ｓｎを介し
て入力された信号の増幅を行う増幅回路２１と、フィル
タ回路２２と、該フィルタ回路２２を介して入力された
増幅回路２１からの各信号より所定の演算を行って放電
検出を行う放電検出演算回路２３と、該放電検出演算回
路２３で演算された放電検出結果から異常判定を行う異
常判定回路２４と、該異常判定回路２４の判定結果を表
示する表示回路２５とで構成されている。

【００２８】このような構成において、対応するエアー
ギャップ測定用穴８からそれぞれ挿入された各部分放電
検出器Ａ１及びＡ２は、自動的に固定子巻線４の巻線端
部に対向した位置に配置され、上記固定子巻線端部から
放射される電磁波の検出を行う。誘導電動機１等の回転
電機では、例えば固定子巻線４の絶縁劣化や絶縁異常が
生じると、運転中の高電圧印加によって固定子巻線４に
部分放電が発生する。この際、固定子巻線４の部分放電
発生点から電磁波が放射され、該電磁波は数十ＧＨｚ近
傍までの高い周波数成分を持っている。該放射電磁波の
うち数十ＭＨｚから数十ＧＨｚのマイクロ波帯の成分
を、対応するエアーギャップ測定用穴８から固定子フレ
ーム２の内部に挿入された部分放電検出器Ａ１及びＡ２
でそれぞれ検出する。

【００２９】部分放電検出器Ａ１及びＡ２で検出した各
検出信号は、信号線Ｓ１及びＳ２を介して増幅回路２１
に入力され、増幅回路２１で増幅された信号は、フィル
タ回路２２によって雑音が少ない周波数帯域のみが取り
出され、放電検出演算回路２３に入力される。放電検出
演算回路２３での演算結果は異常判定回路２４に入力さ
れ、異常判定回路２４は、あらかじめ登録されたデータ
と比較し、放電電荷量及び発生頻度、電磁波強度の経時
変化、頻度分布、並びに電磁波発生の位相特性等によっ
て異常判定を行い、その判定結果が表示回路２５で表示
される。

【００３０】ここで、部分放電検出器Ａ１及びＡ２とし
て、具体的にはロッドアンテナ、リフレクタアンテナ、
ループアンテナ、平板電極、これ以外の開口面アンテ
ナ、マイクロストリップアンテナ及び八木アンテナ等が
考えられる。

【００３１】図４は、部分放電検出器Ａ１及びＡ２に折
りたたみ式のループアンテナを使用した場合の例を示し
た図である。図４において、部分放電検出器Ａ１及びＡ
２は、折りたたみ式のループアンテナ３１、該ループア
ンテナ３１が接続される接続部をなすと共にループアン
テナ３１の方向を変えることができる自在接続部３２、
及びループアンテナ３１の端部と剛性を有する線３３で
接続されループアンテナ３１の折りたたみ及び展開を行
うための展開棒３４を備えている。ループアンテナ３１
は、折れ線３５で折りたためるようになっており、展開
棒３４を操作することによってループアンテナ３１の折
りたたみ及び展開を行うことができる。

【００３２】固定子巻線４の異常検出を行う場合、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入する前のループアンテナ３
１は、折れ線３５で２つに折りたたまれている。次に、
折りたたまれた状態のループアンテナ３１をエアーギャ
ップ測定用穴８から固定子フレーム２内に挿入した後、
展開棒３４を図４で示した矢印の方向にスライドさせる
ことで、固定子フレーム２内でループアンテナ３１を展
開させる。異常検出を行った後は、展開棒３４を図４で
示した矢印と逆方向にスライドさせてループアンテナ３
１を折りたたんだ後、ループアンテナ３１をエアーギャ
ップ測定用穴８から固定子フレーム２外に取り出す。

【００３３】誘導電動機１のエアーギャップ測定用穴８
は、機種にもよるが通常、直径数十ｍｍと小さく、小型
の部分放電検出器しか挿入できないため、感度領域の死
角ができる可能性があった。図４に示すように折れ線３
５でループアンテナ３１を２つに折りたたみ、固定子フ
レーム２内で展開することによって、放射電磁波に対す
る検知面が広いループアンテナ３１を使用することがで
き、より広い感度領域を得ることができる。

【００３４】また、自在接続部を使用していることか
ら、ループアンテナの向きを自由に変え、感度方向を指
定することができ、より広範囲の部分放電による電磁波
を検出することができると共に、指向性を有するアンテ
ナを使用することができる。なお、図４で示したような
アンテナの折りたたみ構造は、ループアンテナだけでな
く、平板電極、開口面アンテナ、マイクロストリップア
ンテナ及び八木アンテナ等にも適用することができる。

【００３５】図５は、部分放電検出器Ａ１及びＡ２に折
りたたみ式の平板電極を使用した場合の例を示した図で
ある。図５において、部分放電検出器Ａ１及びＡ２は、
折りたたみ式の平板電極４１、該平板電極４１が接続さ
れる接続部をなすと共に平板電極４１の方向を変えるこ
とができる自在接続部４２、及び平板電極４１の端部と
剛性を有する線４３で接続され平板電極４１の折りたた
み及び展開を行うための展開棒４４を備えている。平板
電極４１は、折れ線４５〜４７でＷ字形に折りたためる
ようになっており、展開棒４４を操作することによって
平板電極４１の折りたたみ及び展開を行うことができ
る。

【００３６】固定子巻線４の異常検出を行う場合、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入する前の平板電極４１は、
折れ線４５〜４７でＷ字形に折りたたまれている。次
に、折りたたまれた状態の平板電極４１をエアーギャッ
プ測定用穴８から固定子フレーム２内に挿入した後、展
開棒４４を図５で示した矢印方向にスライドさせること
で、固定子フレーム２内で平板電極４１を展開させる。
異常検出を行った後は、展開棒４４を図５で示した矢印
と逆方向にスライドさせて平板電極４１を折りたたんだ
後、平板電極４１をエアーギャップ測定用穴８から固定
子フレーム２外に取り出す。

【００３７】このように折れ線４５〜４７で平板電極４
１をＷ字形に折りたたみ、固定子フレーム２内で展開す
ることによって、図４で示したものよりも放射電磁波に
対する検知面が広いアンテナを使用することができ、よ
り広い感度領域を得ることができる。また、自在接続部
を使用していることから、平板電極の向きを自由に変
え、感度方向を指定することができ、より広範囲の部分
放電による電磁波を検出することができると共に、指向
性を有するアンテナを使用することができる。なお、図
５で示したようなアンテナの折りたたみ構造は、平板電
極だけでなく、ループアンテナ、開口面アンテナ、マイ
クロストリップアンテナ及び八木アンテナ等にも適用す
ることができる。

【００３８】図６は、部分放電検出器Ａ１及びＡ２にス
ライド式の平板電極を使用した場合の例を示した図であ
る。図６において、部分放電検出器Ａ１及びＡ２は、ス
ライド式の円形平板電極５１、該平板電極５１が接続さ
れる接続部をなすと共に平板電極５１の方向を変えるこ
とができる自在接続部５２を備えている。平板電極５１
は、例えば、約１／４円の扇形をなした複数の電極片、
図６では５つの電極片５１ａ〜５１ｅで形成されてい
る。各電極片５１ａ〜５１ｅは、同一の回転軸５３を中
心にしてそれぞれ円形にスライドするようになってお
り、平板電極５１の各電極片５１ａ〜５１ｅを、回転軸
５３を中心にして円形にスライドさせることによって約
１／４円の面積内に重ねたり、平板電極５１を展開した
りすることができる。

【００３９】固定子巻線４の異常検出を行う場合、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入する前の平板電極５１を、
各電極片５１ａ〜５１ｅが約１／４円の面積内に重った
状態にしておく。次に、該重なった状態の平板電極５１
をエアーギャップ測定用穴８から固定子フレーム２内に
挿入した後、回転軸５３を中心に図６で示した矢印の方
向に回転させることで、各電極片５１ａ〜５１ｅが回転
軸５３を中心に円形にスライドし、固定子フレーム２内
で平板電極５１を展開させる。異常検出を行った後は、
図６で示した矢印と逆方向に回転させて平板電極５１の
各電極片５１ａ〜５１ｅを円形にスライドさせて重ねた
後、平板電極５１をエアーギャップ測定用穴８から固定
子フレーム２外に取り出す。

【００４０】このように回転軸５３を中心にして各電極
片５１ａ〜５１ｅを円形にスライドさせて重ね、固定子
フレーム２内で展開することによって、放射電磁波に対
する検知面が広いアンテナを使用することができ、図５
で示した場合と同様の効果を得ることができる。なお、
図６で示したようなアンテナのスライド構造は、平板電
極だけでなく、リフレクタアンテナ、ループアンテナ、
開口面アンテナ、マイクロストリップアンテナ及び八木
アンテナ等にも適用することができる。

【００４１】図７は、部分放電検出器Ａ１及びＡ２にス
ライド式の平板電極を使用した場合の他の例を示した図
である。図７において、部分放電検出器Ａ１及びＡ２
は、スライド式の平板電極６１、該平板電極６１が接続
される接続部をなすと共に平板電極６１の方向を変える
ことができる自在接続部６２を備えている。平板電極６
１は、複数の電極片、例えば図７では４つの電極片６１
ａ〜６１ｄで形成されている。各電極片６１ａ〜６１ｄ
は、スライドさせることによって重ねたり、展開したり
することができる。

【００４２】固定子巻線４の異常検出を行う場合、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入する前の平板電極６１を、
各電極片６１ａ〜６１ｄが重った状態にしておく。次
に、該重なった状態の平板電極６１をエアーギャップ測
定用穴８から固定子フレーム２内に挿入した後、各電極
片６１ａ〜６１ｄを図７の矢印方向にスライドさせるこ
とで、固定子フレーム２内で平板電極６１を展開させ
る。異常検出を行った後は、各電極片６１ａ〜６１ｄを
図７で示した矢印と逆方向にスライドさせて重ねた後、
平板電極６１をエアーギャップ測定用穴８から固定子フ
レーム２外に取り出す。

【００４３】このように各電極片６１ａ〜６１ｄをスラ
イドさせて重ね、固定子フレーム２内で展開することに
よって、放射電磁波に対する検知面が広いアンテナを使
用することができ、図８で示した場合と同様の効果を得
ることができる。なお、図７で示したようなアンテナの
スライド構造は、平板電極だけでなく、リフレクタアン
テナ、ループアンテナ、開口面アンテナ、マイクロスト
リップアンテナ及び八木アンテナ等にも適用することが
できる。

【００４４】図８は、部分放電検出器Ａ１及びＡ２に絞
り式のリフレクタアンテナを使用した場合の例を示した
図である。図８において、部分放電検出器Ａ１及びＡ２
は、絞り式のリフレクタアンテナ７１、絶縁体で形成さ
れた絞り筒７２、リフレクタアンテナ７１が接続される
接続部をなすと共にリフレクタアンテナ７１の方向を変
えることができる自在接続部７３、及び絞り筒７２の端
部と剛性を有する線７４で接続されリフレクタアンテナ
７１の収納及び展開を行うための展開棒７５を備えてい
る。

【００４５】リフレクタアンテナ７１は、可とう性を有
するように厚みが薄い材料、又は可とう性を有する材質
で底面が開放された大略円錐形に形成されている。絞り
筒７２は、リフレクタアンテナ７１の最大直径よりも小
さな最大直径を有する、底面が開放された大略円錐形に
形成されており、展開棒７５を操作して絞り筒７２をス
ライドさせることにより、リフレクタアンテナ７１の絞
り筒７２内への収納及び展開を行うことができる。

【００４６】固定子巻線４の異常検出を行う場合、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入する前のリフレクタアンテ
ナ７１は、絞り筒７２内に収納された状態にしておく。
次に、収納された状態のリフレクタアンテナ７１をエア
ーギャップ測定用穴８から固定子フレーム２内に挿入し
た後、展開棒７５を用いて絞り筒７２を図８で示した矢
印の方向にスライドさせることで、固定子フレーム２内
でリフレクタアンテナ７１を展開させる。異常検出を行
った後は、展開棒７５を用いて絞り筒７２を図８で示し
た矢印と逆方向にスライドさせてリフレクタアンテナ７
１を絞り筒７２内に収納した後、リフレクタアンテナ７
１をエアーギャップ測定用穴８から固定子フレーム２外
に取り出す。

【００４７】このように絞り筒７２をスライドさせてリ
フレクタアンテナ７１を絞り筒７２内に収納し、固定子
フレーム２内で絞り筒７２をスライドさせてリフレクタ
アンテナ７１を展開することにより、放射電磁波に対す
る検知面が広いリフレクタアンテナ７１を使用すること
ができ、より広い感度領域を得ることができる。また、
自在接続部を使用していることから、リフレクタアンテ
ナの向きを自由に変え、感度方向を指定することがで
き、より広範囲の部分放電による電磁波を検出すること
ができると共に、指向性を有するアンテナを使用するこ
とができる。なお、図８で示したようなアンテナの構造
は、リフレクタアンテナだけでなく、非常に厚さの薄
い、又は可とう性を有する材質で形成されたループアン
テナ、平板電極、開口面アンテナ、マイクロストリップ
アンテナ及び八木アンテナ等にも適用することができ
る。

【００４８】図９は、部分放電検出器Ａ１及びＡ２に逆
傘式のアンテナを使用した場合の例を示した図であり、
図９(ａ)は、エアーギャップ測定用穴８に挿入する前の
逆傘式アンテナの状態を示しており、図９(ｂ)は、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入した後の逆傘式アンテナの
状態を示している。図９において、部分放電検出器Ａ１
及びＡ２は、逆傘式アンテナ８１、該アンテナ８１が接
続される接続部をなすと共にアンテナ８１の方向を変え
ることができる自在接続部８２、及びアンテナ８１の収
納及び展開を行うための展開棒８３を備えている。

【００４９】逆傘式アンテナ８１は、扇形をなす複数の
電極片、図９では６つの電極片８１ａ〜８１ｆで形成さ
れ、相対する電極片は剛性を有する剛線８４ａ〜８４ｃ
でそれぞれ接続されている。各電極片８１ａ〜８１ｆに
おける扇形の円弧の中心は、それぞれ剛性のある線（図
示せず）等で展開棒８３に接続されており、展開棒８３
をスライドさせることによって、傘を逆にしたようにア
ンテナ８１をすぼめたり広げたりすることができる。剛
線８４ａ〜８４ｃは、アンテナ８１を広げた際に該アン
テナ８１が大略放物面を形成するようにする。

【００５０】固定子巻線４の異常検出を行う場合、エア
ーギャップ測定用穴８に挿入する前のアンテナ８１は、
図９(ａ)に示すようにすぼめた状態にしておく。次に、
すぼめた状態のアンテナ８１をエアーギャップ測定用穴
８から固定子フレーム２内に挿入した後、展開棒８３を
図９(ａ)で示した矢印の方向にスライドさせて、固定子
フレーム２内でアンテナ８１を図９(ｂ)で示したような
広げた状態にする。異常検出を行った後は、展開棒８３
を図９(ａ)で示した矢印と逆方向にスライドさせてアン
テナ８１を図９(ａ)で示したようなすぼめた状態にした
後、アンテナ８１をエアーギャップ測定用穴８から固定
子フレーム２外に取り出す。

【００５１】このように展開棒８３をスライドさせてア
ンテナ８１をすぼめ、固定子フレーム２内で展開棒８３
をスライドさせてアンテナ８１を広げることによって、
放射電磁波に対する検知面が広いアンテナ８１を使用す
ることができ、より広い感度領域を得ることができる。
また、自在接続部を使用していることから、アンテナの
向きを自由に変え、感度方向を指定することができ、よ
り広範囲の部分放電による電磁波を検出することができ
ると共に、指向性を有するアンテナを使用することがで
きる。なお、図９で示したようなアンテナの構造は、ル
ープアンテナ、平板電極、リフレクタアンテナ、開口面
アンテナ、マイクロストリップアンテナ及び八木アンテ
ナ等にも適用することができる。

【００５２】また、部分放電発生時には音や光も発生す
ることから、部分放電検出器Ａ１及びＡ２としては、上
記アンテナ以外にも集音マイク等の音響検出器、光ファ
イバ等の光検出器又は磁気センサを使用しても良い。但
し、音響検出器を使用した場合、部分放電を音の強度、
音のスペクトルで判定し、光検出器の場合も同様に部分
放電を光の強度、光のスペクトルで判定する。また、実
施の形態１では回転電機として誘導電動機の場合につい
て説明したが、発電機等の回転電機についても同様の効
果を有することは言うまでもなく、回転電機停止時だけ
ではなく、回転電機運転時においても異常検出を行うこ
とができる。

【００５３】このように、本実施の形態１における回転
電機の異常検出装置は、固定子巻線４の異常検出時に、
部分放電検出器Ａ１及びＡ２を誘導電動機１におけるフ
ランジ７に設けられたエアーギャップ測定用穴８から固
定子フレーム２内に挿入するようにした。このため、誘
導電動機製造時にあらかじめ部分放電検出器を固定子フ
レーム内に配置しておく必要がなく、製造工程やコスト
を低減させることができると共に、部分放電検出器をエ
アーギャップ測定用穴から出し入れできるため、１種類
の異常検出装置だけでなく、種々の帯域や検出方法での
異常検出が可能であり、より高精度な診断が可能とな
る。

【００５４】また、固定子巻線４に発生する電圧は出力
端子と電気的に近い部分が最も高いため、異常は出力端
子に最も近い固定子巻線端部で発生しやすい。このこと
から、エアーギャップ測定用穴８から部分放電検出器Ａ
１及びＡ２を挿入することで、部分放電の発生確率が最
も高い部分に、自動的に部分放電検出器の感度領域を配
置することができるため、固定子巻線の異常を容易に高
精度に行うことができる。

【００５５】更に、高電圧が印加される固定子巻線から
十分な絶縁距離を設けることができ、誘導電動機の信頼
性を低下させることなく高周波伝播波を減衰の少ない場
所で固定子巻線の異常検出を行うと共に、回転子６の軸
方向にエアーギャップが開いているため部分放電検出器
の軸方向の感度領域が広く取れることから、該異常検出
の感度を高めることができる。また、部分放電検出器を
同一円周上に複数個配置する構成であるため、電磁波の
入射死角が無くなり、部分放電発生箇所から放射される
電磁波を高感度で検出できる。

【００５６】実施の形態２．上記実施の形態１では、フ
ランジ７に設けられたエアーギャップ測定用穴８から部
分放電検出器を挿入して固定子巻線４の異常検出を行う
ようにしたが、更に、回転子６に対して大略垂直方向の
固定子フレーム２の側面における固定子巻線端部と対向
する位置に、部分放電検出器を挿入する少なくとも１つ
の貫通穴を設けてなるカプラを形成するようにしてもよ
く、このようにしたものを本発明の実施の形態２とす
る。

【００５７】図１０は、本発明の実施の形態２における
回転電機の異常検出装置の例を示した概略の構造図であ
り、図１１は、図１０で示した回転電機の正面図を示し
ている。なお、図１０及び図１１では、図１又は図２と
同じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を
省略すると共に図１及び図２との相違点のみ説明する。
また、図１０及び図１１においても、回転電機として誘
導電動機の場合を例にして示している。

【００５８】図１０及び図１１における図１及び図２と
の相違点は、回転子６に対して大略垂直方向にある固定
子フレーム２の側面における固定子巻線端部と対向する
位置に、部分放電検出器を挿入するための貫通穴を有す
る少なくとも１つのカプラ９１を形成すると共に、エア
ーギャップ測定用穴８とカプラ９１に部分放電検出器を
それぞれ挿入して固定子巻線４の異常検出を行うように
したことにあり、これに伴って、図１の異常検出装置１
０を異常検出装置１０Ａとし、図１の誘導電動機１を誘
導電動機１Ａとしたことにある。

【００５９】図１０及び図１１において、回転子６に対
して大略垂直方向にある固定子フレーム２の側面におけ
る、固定子巻線端部の最も出力側に近い巻線に対向する
位置に、部分放電検出器Ａ３及びＡ４を挿入するための
貫通穴を有する少なくとも１つのカプラ９１が同一円周
上に形成されている。通常運転中はボルト等の金属製部
材によってカプラ９１の貫通穴は閉鎖されている。な
お、図１１では、４カ所にカプラ９１を設けた場合を例
にして示したが、これは一例であり、本発明では、少な
くとも１つのカプラ９１を設けるものであり、カプラ９
１が１つの場合、部分放電検出器Ａ４は不要となる。

【００６０】一方、誘導電動機１Ａの固定子巻線４にお
ける絶縁劣化等による異常の検出を行う異常検出装置１
０Ａは、固定子巻線４の異常に伴って発生する部分放電
に基づく放射電磁波を検出する高周波アンテナ等からな
る部分放電検出器Ａ１〜Ａ４と、該部分放電検出器Ａ１
〜Ａ４で検出された信号から固定子巻線４の異常判定を
行う異常判定装置１１とで構成されている。各部分放電
検出器Ａ１〜Ａ４は、対応する信号線Ｓ１〜Ｓ４を介し
て異常判定装置１１と接続されている。なお、図１０に
おいても、２つの部分放電検出器Ａ１及びＡ２をエアー
ギャップ測定用穴８に挿入する場合を例にして示してい
るが、これは一例であり、本発明は、エアーギャップ測
定用穴８に少なくとも１つの部分放電検出器を挿入する
ものである。

【００６１】このような構成において、対応するエアー
ギャップ測定用穴８からそれぞれ挿入された各部分放電
検出器Ａ１及びＡ２、並びに対応するカプラ９１からそ
れぞれ挿入された各部分放電検出器Ａ３及びＡ４は、自
動的に固定子巻線４の巻線端部に対向した位置に配置さ
れ、上記固定子巻線端部から放射される電磁波を検出す
る。該放射電磁波のうち数十ＭＨｚから数十ＧＨｚのマ
イクロ波帯の成分を、対応するエアーギャップ測定用穴
８及びカプラ９１から固定子フレーム２の内部に挿入さ
れた部分放電検出器Ａ１〜Ａ４でそれぞれ検出する。部
分放電検出器Ａ１〜Ａ４で検出した各検出信号は、信号
線Ｓ１〜Ｓ４を介して異常判定装置１１に出力され、異
常判定装置１１で、所定の異常判定処理が行われる。

【００６２】なお、各部分放電検出器Ａ３及びＡ４とし
ては、部分放電検出器Ａ１及びＡ２と同様に、具体的に
はロッドアンテナ、リフレクタアンテナ、ループアンテ
ナ、平板電極、これ以外の開口面アンテナ、マイクロス
トリップアンテナ及び八木アンテナ等が考えられ、例え
ば図４〜図９で示したものが考えられる。また、部分放
電検出器Ａ３及びＡ４においても、部分放電検出器Ａ１
及びＡ２と同様に、上記アンテナ以外にも集音マイク等
の音響検出器、光ファイバ等の光検出器又は磁気センサ
を使用しても良い。また、実施の形態２においても回転
電機として誘導電動機の場合について説明したが、発電
機等の回転電機についても同様の効果を有することは言
うまでもなく、回転電機停止時だけではなく、回転電機
運転時においても異常検出を行うことができる。

【００６３】このように、本実施の形態２における回転
電機の異常検出装置は、固定子巻線４の異常検出時に、
部分放電検出器Ａ１及びＡ２をフランジ７に設けられた
エアーギャップ測定用穴８から固定子フレーム２内に挿
入すると共に、部分放電検出器Ａ３及びＡ４を固定子フ
レーム２に設けられたカプラ９１からそれぞれ固定子フ
レーム２内に挿入するようにした。このことから、実施
の形態１と同様の効果を得ることができると共に、誘導
電動機の固定子巻線５の先端部だけではなく、固定子巻
線端部の上方向からも部分放電によって発生する電磁波
を検出することができ、より一層高精度な測定ができ
る。更に、電磁波の入射死角が無くなり、部分放電発生
箇所から放射される電磁波を高感度で検出することがで
きる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１に係る回転電機の異常検出装置
は、固定子巻線の異常検出時に部分放電検出器を、フラ
ンジに設けられたエアーギャップ測定用の貫通穴からフ
レーム内に挿入するようにした。このことから、回転電
機製造時にあらかじめ部分放電検出器をフレーム内に配
置しておく必要がなく、製造工程やコストの削減を行う
ことができると共に、部分放電検出器をエアーギャップ
測定用の貫通穴から出し入れすることができるため、１
種類の異常検出装置だけでなく、種々の帯域や検出方法
での異常検出を行うことができ、より高精度な異常検出
を行うことができる。更に、最も部分放電が生じやすい
固定子巻線の端部と対向する位置に、かつ固定子と回転
子との間の隙間位置に、部分放電検出器の感度領域を自
動的に配置することができるため、回転電機の軸方向の
感度領域を広くすることができると共に容易に固定子巻
線の異常検出を行うことができる。

【００６５】請求項２に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１において、回転電機の回転軸に対して大略
垂直方向にあるフレーム側面における固定子巻線の端部
と対向する位置にも、部分放電検出器挿入用のカプラを
設けて部分放電検出器を配置するようにした。このこと
から、固定子巻線における部分放電の検出感度領域が広
がるため、より高精度な固定子巻線の異常検出を行うこ
とができる。

【００６６】請求項３に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項２において、部分放電検出器を複数個配置す
るようにしたことから、測定感度領域が広がり、より高
精度な測定が可能となる。

【００６７】請求項４に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、具体的
には、部分放電検出器は、部分放電発生箇所から放射さ
れる電磁波の検出を行い、異常判定部は、該検出された
電磁波から得られる部分放電の放電特性より固定子巻線
の異常判定を行うようにした。このことから、容易にか
つ高精度に固定子巻線の異常検出を行うことができる。

【００６８】請求項５に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項４において、上記部分放電検出器が、エアー
ギャップ測定用の貫通穴及びカプラの貫通穴からフレー
ム内部に挿入した後に展開する方式になっていることか
ら、部分放電検出器のフレーム内部への挿入後に広範囲
の感度領域が得られる。

【００６９】請求項６に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項５において、具体的には、部分放電検出器と
してループアンテナを使用したことから、回転電機の固
定子巻線に異常が発生したときに生じる部分放電に伴う
放射電磁波を広範囲で検出することができる。

【００７０】請求項７に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項５において、具体的には、部分放電検出器と
して平板電極を使用したことから、回転電機の固定子巻
線に異常が発生したときに生じる部分放電に伴う放射電
磁波を広範囲で検出することができる。

【００７１】請求項８に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項５において、具体的には、部分放電検出器と
して指向性の良いリフレクタアンテナを使用したことか
ら、回転電機の固定子巻線に異常が発生したときに生じ
る部分放電に伴う放射電磁波を広範囲で検出することが
できると共に、放射電磁波の場所の特定を行うことがで
きる。

【００７２】請求項９に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項５において、具体的には、部分放電検出器と
して安価なロッドアンテナを使用したことから、回転電
機の固定子巻線に異常が発生したときに生じる部分放電
に伴う放射電磁波を安価でかつ広範囲で検出することが
できる。

【００７３】請求項１０に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部分放
電検出器として集音マイク等の音響検出器を使用したこ
とから、回転電機の固定子巻線の異常が発生したときに
生じる部分放電を音響的に検出することができる。

【００７４】請求項１１に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１０において、具体的には、異常判定部は、
音響検出器で検出された音の強度から固定子巻線の異常
判定を行うようにした。このことから、容易にかつ高精
度に固定子巻線の異常検出を行うことができる。

【００７５】請求項１２に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１０において、具体的には、異常判定部は、
音響検出器で検出された音のスペクトルから固定子巻線
の異常判定を行うようにした。このことから、容易にか
つ高精度に固定子巻線の異常検出を行うことができる。

【００７６】請求項１３に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部分放
電検出器として光検出器を使用したことから、回転電機
の固定子巻線の異常が発生したときに生じる部分放電を
光学的に検出することができる。

【００７７】請求項１４に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１３において、具体的には、異常判定部は、
光検出器で検出された光の強度から固定子巻線の異常判
定を行うようにした。このことから、容易にかつ高精度
に固定子巻線の異常検出を行うことができる。

【００７８】請求項１５に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１３において、具体的には、異常判定部は、
光検出器で検出された光のスペクトルから固定子巻線の
異常判定を行うようにした。このことから、容易にかつ
高精度に固定子巻線の異常検出を行うことができる。

【００７９】請求項１６に係る回転電機の異常検出装置
は、請求項１から請求項３のいずれかにおいて、部分放
電検出器として磁気センサを使用したことから、回転電
機の固定子巻線の異常が発生したときに生じる部分放電
をノイズの影響を受けることなく検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における回転電機の異
常検出装置を示した概略の構造図である。

【図２】 図１で示した回転電機の正面図を示してい
る。

【図３】 図１で示した異常判定装置１１の構成を示す
概略のブロック図である。

【図４】 部分放電検出器Ａ１及びＡ２に折りたたみ式
のループアンテナを使用した場合の例を示した図であ
る。

【図５】 部分放電検出器Ａ１及びＡ２に折りたたみ式
の平板電極を使用した場合の例を示した図である。

【図６】 部分放電検出器Ａ１及びＡ２にスライド式の
平板電極を使用した場合の例を示した図である。

【図７】 部分放電検出器Ａ１及びＡ２にスライド式の
平板電極を使用した場合の他の例を示した図である。

【図８】 部分放電検出器Ａ１及びＡ２に絞り式のリフ
レクタアンテナを使用した場合の例を示した図である。

【図９】 部分放電検出器Ａ１及びＡ２に逆傘式アンテ
ナを使用した場合の例を示した図である。

【図１０】 本発明の実施の形態２における回転電機の
異常検出装置の例を示した概略の構造図である。

【図１１】 図１０で示した回転電機の正面図を示して
いる。

【図１２】 従来における回転電機の異常検出装置の例
を示した概略の構造図である。

【図１３】 従来における回転電機の異常検出装置の他
の例を示した概略の構造図である。

【符号の説明】

１，１Ａ 誘導電動機、 ２ 固定子フレーム、 ３
固定子コア、 ４ 固定子巻線、 ５ 回転子コア、
６ 回転子、 ７ フランジ、 ８ エアーギャップ測
定用穴、 １０，１０Ａ 異常検出装置、 １１ 異常
判定装置、 ９１ カプラ、 Ａ１〜Ａ４ 部分放電検
出器、 Ｓ１〜Ｓ４ 信号線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 釣本 崇夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 土井 雅史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G015 AA12 BA02 CA01 2G016 BA00 BA01 BA02 BA03 BA04 BB00 BB03 BC02 BD06 BD07 BD08 BD09 BD12 5H611 AA01 BB01 BB02 BB04 PP02 QQ00 QQ09 RR04 UA03 UB01

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機等の回転電機における固定子巻線
   の異常を検出する回転電機の異常検出装置において、 上記回転電機における固定子巻線の異常時に発生する部
   分放電の検出を行う少なくとも１つの部分放電検出器で
   構成された部分放電検出部と、 該部分放電検出部からの検出信号に基づいて回転電機に
   おける固定子巻線の異常判定を行う異常判定部と、を備
   え、 上記部分放電検出部における部分放電検出器は、回転電
   機の固定子コアと回転子コアとのエアーギャップを測定
   するためにあらかじめフランジに設けられた少なくとも
   １つの貫通穴からフレーム内部に挿入されることを特徴
   とする回転電機の異常検出装置。
2. 【請求項２】 上記回転電機における回転軸に対して大
   略垂直方向にあるフレーム側面における固定子巻線の端
   部と対向する位置に、貫通穴を有する少なくとも１つの
   カプラを設け、上記部分放電検出部における部分放電検
   出器は、該カプラの貫通穴からフレーム内部に挿入され
   ることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の異常検
   出装置。
3. 【請求項３】 上記部分放電検出部は、複数の部分放電
   検出器で構成され、該各部分放電検出器は、上記フラン
   ジに設けられた貫通穴及び／又は上記カプラの貫通穴か
   らそれぞれフレーム内部に挿入されることを特徴とする
   請求項２に記載の回転電機の異常検出装置。
4. 【請求項４】 上記部分放電検出器は、回転電機におけ
   る固定子巻線の異常時に発生する部分放電に伴って放射
   される電磁波の検出を行い、上記異常判定部は、部分放
   電検出器で検出された電磁波から得られる部分放電の放
   電特性より固定子巻線の異常判定を行うことを特徴とす
   る請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の
   異常検出装置。
5. 【請求項５】 上記部分放電検出器は、固定子巻線の部
   分放電に伴う放射電磁波の検出を行う縮小可能なアンテ
   ナであることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の
   異常検出装置。
6. 【請求項６】 上記部分放電検出器は、ループアンテナ
   であることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の異
   常検出装置。
7. 【請求項７】 上記部分放電検出器は、平板電極である
   ことを特徴とする請求項５に記載の回転電機の異常検出
   装置。
8. 【請求項８】 上記部分放電検出器は、リフレクタアン
   テナであることを特徴とする請求項５に記載の回転電機
   の異常検出装置。
9. 【請求項９】 上記部分放電検出器は、ロッドアンテナ
   であることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の異
   常検出装置。
10. 【請求項１０】 上記部分放電検出器は、回転電機にお
    ける固定子巻線の異常時に発生する部分放電に伴って発
    生する音の検出を行う音響検出器であることを特徴とす
    る請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の
    異常検出装置。
11. 【請求項１１】 上記異常判定部は、音響検出器で検出
    された音の強度から固定子巻線の異常判定を行うことを
    特徴とする請求項１０に記載の回転電機の異常検出装
    置。
12. 【請求項１２】 上記異常判定部は、音響検出器で検出
    された音のスペクトルから固定子巻線の異常判定を行う
    ことを特徴とする請求項１０に記載の回転電機の異常検
    出装置。
13. 【請求項１３】 上記部分放電検出器は、回転電機にお
    ける固定子巻線の異常時に発生する部分放電に伴って発
    生する光の検出を行う光検出器であることを特徴とする
    請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機の異
    常検出装置。
14. 【請求項１４】 上記異常判定部は、光検出器で検出さ
    れた光の強度から固定子巻線の異常判定を行うことを特
    徴とする請求項１３に記載の回転電機の異常検出装置。
15. 【請求項１５】 上記異常判定部は、光検出器で検出さ
    れた光のスペクトルから固定子巻線の異常判定を行うこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の回転電機の異常検出
    装置。
16. 【請求項１６】 上記部分放電検出器は、回転電機にお
    ける固定子巻線の異常時に発生する部分放電に伴って発
    生する磁気の検出を行う磁気センサであることを特徴と
    する請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機
    の異常検出装置。