JP2005502297A - 電動機の温度測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

電動機、特にリニアモータの巻線領域の温度を検知するために、単一の導電性材料からなる付加導体（３０）が巻線（２０）内に、好ましくは鉄心の歯（１２）と歯（１２）の間の区間に埋設される。特に付加導体は一端で短絡された単一の絶縁二重導体（３２）として構成される。温度変化に関連する付加導体の抵抗値変化が容易に検知され、それにより容易に巻線領域の温度を推測することができる。上記とは異なり、長手方向に走る測定要素を巻線内に埋設し、その長手方向膨張や光学特性等のような温度に依存する材料特性を検知することもできる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線を備えた電動機の構造部分の温度を測定する温度測定装置に関する。
【０００２】
巻線を備えた電動機の構造部分（一次部）を運転すると、構造部分の内部の温度を上昇させる原因となる損失熱が発生する。過度の温度上昇は巻線の絶縁を損傷し、更にその構造部分を永久的に損傷させるので、過度の温度上昇を防止すべく、電動機、特に大容量電動機では温度を監視し、場合によってはその対策を講じねばならない。
【０００３】
温度測定のため、巻線領域内に熱感知手段として熱電対を装着することは公知である。しかし、熱電対は絶縁強化のために比較的不活性であり、熱電対の位置決めが個々の測定において最適状態を再現できず、そのため±１０℃程度の測定誤差を生ずる。
【０００４】
従って本発明の課題は、適用が容易で、正確かつ信頼性ある測定結果を与える電動機用温度測定装置を提供することである。更なる課題は温度測定方法を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する温度測定装置又は請求項１５に記載の方法によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい実施態様に関するものである。
【０００６】
本発明では、温度依存性の材料特性を持つ材料からなり、少なくとも１つの巻線に沿う１つの区間にわたり走る測定要素を設け、検出装置を用いて材料特性の変化を検知する。
【０００７】
そのため、測定要素を例えば棒体とし、その温度依存性の長さ変化を棒体の一端又は両端で適当な長さ測定器で測定する。基本的には、検知は光学的な長さ測定でも行える。
【０００８】
更に、温度依存性のガラス又はプラスチックの光学特性を評価してもよい。その際測定要素をグラス又はプラスチックファイバとし、例えば光ファイバを使用できる。
【０００９】
測定要素は、区間領域内で単一の導電性材料から構成するとよい。
【００１０】
本発明によれば、測定要素が少なくとも１つの巻線の区間にわたって走るので、測定要素の材料がその区間内で加熱され、それに応じて温度依存性の材料特性が変化し、その変化から温度を逆推測できる。
【００１１】
本発明では、測定要素として一様な導電性材料からなる付加導体を使用できる。付加導体は少なくとも１つの巻線に沿って区間を走り、その終端が電動機の外部に導出される。その際本発明は、電気特性、特に公知の材料抵抗の温度依存性は通常既知又は容易に測定可能であるという事実を利用する。本発明によれば、付加導体が少なくとも１つの巻線の区間を経て走るので、該区間内で付加導体の材料が加熱され、それに応じその抵抗が変化し、その抵抗変化から温度を逆に推測することができる。
【００１２】
この効果は、運転中に少なくとも１つのコイル又は巻線の直流抵抗値を監視し、その抵抗値から温度を逆推測する本発明の方法においても利用できる。
【００１３】
本発明の装置においては、巻線内の温度を検知すべく、測定要素又は付加導体を巻線に装着するか、好ましくは巻線内に埋設する。
【００１４】
付加導体は、絶縁された単一の導体として構成するとよい。
【００１５】
通常、最高温度は鉄心内にある巻線領域内に生ずるので、測定要素の区間も同様にその領域内に配置する。特に、区間は鉄心の内部にある巻線の全領域をカバーするように配置される。その際、区間を複数の部分区間に分割できる。
【００１６】
抵抗変化の測定のため付加導体の区間を長くすべく、付加導体は短絡端を持つ絶縁型二重導体となし得る。付加導体は、巻線領域でコイルとして巻き付けてもよい。
【００１７】
測定要素は、その直径を、巻線を形成する電線の直径とほぼ同一にすれば、特に巻線構造を簡単にできる。
【００１８】
本発明による温度測定装置と方法は、回転型電動機にもリニアモータにも適用できる。
【００１９】
添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２０】
図１はリニアモータの一次部を示し、基本的には巻線のための歯１２を持つ鉄心１０を備えた従来と同様の構造を持ち、歯１２に巻線２０が装着されている。リニアリニアモータ一次部の他の構造部分は周知であり、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００２１】
上述の構造部分に対し付加的に、本発明による一次部は少なくとも１つの巻線内に埋設された区間を持つ少なくとも１つの付加導体３０を備える。図示の場合、付加導体３０は絶縁され、二重導体の形をした２つの部分区間３２と３６を含む。この二重導体は一端３４で短絡されている。部分区間３２、３６は歯１２と歯１２の間でコイルから巻線２０のほぼ全領域をカバーするようにコイル内に埋設されている。部分区間３２と３６は、渡り線３８を介して互いに接続されている。付加導体３０の接続端が一次部から導出され、外部で抵抗測定のために必要な電気回路に接続される。
【００２２】
図１は、各巻線２０に属する３本の付加導体３０を示す。これら３本の付加導体は、個々の巻線の温度を測定すべく別々に利用することで、三相交流での運転時に各相Ｕ、Ｖ、Ｗ毎に個々に測定できる。
【００２３】
付加導体３０の電気抵抗を、一般的に公知なので詳述しない適当な方法で測定し、該抵抗値を、導体のサイズおよび温度に依存する材料特性から算出されたり付加導体の校正によって検知されたりした抵抗値と比較する。
【００２４】
付加導体の材料として、適当な温度依存性を持つ任意の導電性材料を使用できる。付加導体の個々の導体は巻線の少なくとも区間領域で「単一の」材料、例えば一体の材料から形成せねばならない。その結果材料間の接触箇所に生ずる抵抗効果を回避し、本来の抵抗値の検知を単純化できる。
【００２５】
コイル又は巻線２０自体を温度検知のために用いることも原理的には可能である。ここでも材料特性が温度依存性であることから、抵抗又は抵抗変化に関する電気量の測定によって温度の推測が可能である。この種の測定は例えば単一コイルの下で、あるいは１相に属する複数のコイル全てを用いて、一次部の適当な校正によって、例えば調整された温度に依存する抵抗値の校正によって行うことができる。また抵抗値の検知つまりは温度値の検知のための換算テーブルを用意しておくこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】リニアモータの一次部を端面側から見た図である。
【図２】図１の一次部の一部を破断した平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 鉄心、１２ 歯、２０ 巻線、３０ 付加導体、３２、３６ 部分区間、３４ 二重導体の一端、３８ 渡り線

Claims (16)

1. 巻線（２０）を備えた電動機の構造部分の温度を測定する温度測定装置において、
   温度に依存する材料特性を持つ材料からなり、少なくとも１つの巻線に沿う１つの区間にわたって走る長手方向測定要素と、前記材料特性の変化を検知する検出装置とを備えることを特徴とする装置。
2. 測定要素が棒体であり、材料特性が棒体の長手方向膨張であることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 材料がガラス又はプラスチックであることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 検出装置が材料の光学的材料特性を検知することを特徴とする請求項１又は３記載の装置。
5. 測定要素が単一の導電性材料からなる付加導体（３０）であり、該導体は少なくとも１つの巻線（２０）に沿う１つの区間にわたって走り、その終端が電動機の外部に導出されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 測定要素（３０）が巻線（２０）上に載置されたことを特徴とする請求項１から５の１つ記載の装置。
7. 測定要素（３０）が巻線（２０）内に埋設されたことを特徴とする請求項１から５の１つ記載の装置。
8. 付加導体（３０）が絶縁された単線であることを特徴とする請求項１から７の１つ記載の装置。
9. 区間が巻線を施した鉄心（１２）の領域内にあることを特徴とする請求項１から８の１つ記載の装置。
10. 区間内の測定要素が一方の側で短絡された二重導体であることを特徴とする請求項１から５の１つ記載の装置。
11. 区間が、鉄心の内側にある巻線のほぼ全領域をカバーする複数の部分区間を備えることを特徴とする請求項１から１０の１つ記載の装置。
12. 測定要素の直径が巻線の電線の直径に対応することを特徴とする請求項１から１１の１つ記載の装置。
13. 鉄心の歯（１２）に巻き付くように区間が延びることを特徴とする請求項１から１２の１つ記載の装置。
14. 請求項１から１３の１つ記載の温度測定装置を備えたリニアモータ又は回転型電動機。
15. 電動機の運転中、少なくとも１つのコイルの電気特性を監視し、コイルの瞬時抵抗を検知し、コイル抵抗から巻線領域内の温度を検知することを特徴とする電動機の巻線領域の温度測定方法。
16. 複数のコイルを監視することを特徴とする請求項１５記載の方法。