JP2008109806A - センサ付ｉｃタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出装置および当該回転電機の異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異常を検出するための準備が容易にでき、異常発生部位を容易かつ具体的に特定できる回転電機、回転電機の異常検出装置および回転電機の異常検出方法を提供する。
【解決手段】センサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａは、物理量の一例である温度を検出する温度センサを持ち検出した温度を時間とともに記憶する温度センサ付きＩＣタグ３Ａと、温度センサ付きＩＣタグ３Ａが記憶した情報を無線で通信して読み出すＩＣタグリーダ４とを設置して構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機および回転電機の異常を検出する装置および方法に係り、特に、異常を検出するための準備が容易にでき、異常発生部位を容易かつ具体的に特定できるセンサ付ＩＣタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出装置および当該回転電機の異常検出方法に関する。

一般に、回転電機の異常検出装置および方法においては、定期検査時に回転電機の運転を停止し、目視などで固定子、回転子の固定子巻線の絶縁劣化状況を調べる絶縁診断装置および方法や、運転中に固定子巻線の温度を計測して異常過熱などを監視する装置および方法がある。また、運転中の異常検出装置および方法として、固定子巻線で発生する部分放電による高周波電流を計測するオンライン絶縁診断装置および方法などがある。

運転中の回転電機の異常検出（オンライン絶縁診断）装置および方法としては、例えば、特開平４−２９９０５１号公報（特許文献１）に開示されるように、運転中に部分放電を検出するために固定子巻線コイルの鉄心出口の表面が低電圧部に検出用の電極を設けて、固定子巻線絶縁層内で発生する部分放電に起因した高周波電流を検出する方法がある。

また、発電機の異常検出装置および方法としては、例えば、特開２００２−７１７４２号公報（特許文献２）に開示されるように、発電機に接続された相分離母線の内部導体と静電的に結合したセンサ（部分放電計測回路）を用いて、部分放電による高周波電流を検出する方法がある。
特開平４−２９９０５１号公報 特開２００２−７１７４２号公報

上述した特許文献１に開示される回転電機の異常検出方法においては、検出対象となる固定子コイル毎に部分放電を検出するセンサを設置する必要があり、検出センサと検出器はリード線で配線する必要がある。このため、センサ数が多くなるとリード線の配線が困難となり、特に水素ガスで冷却する方式の発電機においてはリード線を機外に取出すための計測端子の制約がある。それ故に設置するセンサ数が制限される結果、異常が検出できないことがあるという課題があった。

尚、上記課題は、固定子に限らず回転子の場合も同様である。すなわち、リード線の配線が困難となる点および計測端子の制約がある点は回転子の場合にも存在する課題である。特に、リード線の配線については、動作時に回転する回転子の方が固定子の場合よりも困難といえる。

一方、上述した特許文献２に開示される相分離母線にセンサを設置する方式の回転電機の異常検出方法においては、各相の全コイルでの異常が相分離母線に重畳しているために異常の発生したコイルが特定できないという課題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、異常を検出するための準備が容易にでき、異常発生部位を容易かつ具体的に特定できる回転電機の異常検出方法および回転電機の異常検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るセンサ付ＩＣタグ適用回転電機は、上述した課題を解決するために、物理量を検出するセンサを有し、前記センサが検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きＩＣタグと、前記センサ付きＩＣタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すＩＣタグリーダとを設置したことを特徴とする。

本発明に係るセンサ付ＩＣタグ適用回転電機の異常検出装置は、上述した課題を解決するために、物理量を検出するセンサを有し、検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きＩＣタグと、前記センサ付きＩＣタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すＩＣタグリーダとを設置した回転電機の異常の有無を判定する異常検出装置であり、前記異常検出装置は、前記ＩＣタグリーダからデータの通信を行う通信インターフェイスと、前記ＩＣタグリーダから取得した物理量および時間の情報に基づき異常の有無を判定する異常判定手段と、前記異常判定部の判定結果を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るセンサ付ＩＣタグ適用回転電機の異常検出方法は、上述した課題を解決するために、センサ付きＩＣタグ適用回転電機のセンサ付きＩＣタグが計測し記憶した物理量および時間の情報をＩＣタグリーダで無線的に読み出し、前記ＩＣタグリーダが読み出した情報に基づき前記センサ付きＩＣタグ適用回転電機に異常が生じているか否かを判断することを特徴とする。

本発明によれば、無線でデータを送信できるセンサ付ＩＣタグを使用するので、センサにリード線を結線する必要がなく配線上の制約がなくなり、回転電機の異常を検出するための準備が容易にできる。

また、配線上の制約がなくなるので、回転電機の回転子および固定子に多数のセンサ付ＩＣタグを設置することができ、センサ付ＩＣタグが計測した物理量を監視することで、回転電機の異常発生部位を容易かつ具体的に特定できる。

以下、本発明に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機、当該回転電機の異常検出方法およびセンサ付きＩＣタグ適用回転電機の異常検出装置について、添付の図面を参照して説明する。尚、センサ付きＩＣタグ適用回転電機とは、回転電機の状態を表す物理量を検知して、検知した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きＩＣタグと、センサ付きＩＣタグが取得したデータをセンサ付きＩＣタグと無線データ通信することによって取得するＩＣタグリーダとを備えて構成された回転電機をいう。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機（以下、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機とする）１Ａおよび本発明の第１の実施の形態に係る異常検出装置（以下、第１の異常検出装置とする）２Ａの構成と、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと第１の異常検出装置２Ａとの接続状態を示す概略図である。

第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａは、回転電機の状態を表す物理量（図１では温度を例に説明する）をセンサ付きＩＣタグ３（図１に示される例では温度センサ付きＩＣタグ３Ａ）と、この温度センサ付きＩＣタグ３Ａが取得したデータを温度センサ付きＩＣタグ３Ａと無線データ通信することによって取得するＩＣタグリーダ４とを備える。

ここで、符号５は回転電機のケーシング、６はＩＣタグリーダ４と第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機外部の第１の異常検出装置２Ａとを電気的に接続する接続ケーブル、７は回転子、８は回転子巻線、９は固定子である。

第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１ＡのＩＣタグリーダ４は、温度センサ付きＩＣタグ３Ａと無線データ通信可能な位置に適宜据え付けることができる。例えば、図１に示されるように、ケーシング５の内面側であり、かつ、回転軸の近傍にＩＣタグリーダ４を配置する。この結果、温度センサ付きＩＣタグ３Ａと無線データ通信でき、かつ、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機外部の第１の異常検出装置２Ａと接続ケーブル６を介して電気的に接続できる。

第１の異常検出装置２Ａとは、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａの異常を検知する機能を有する装置である。第１の異常検出装置２Ａは、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａが備えるＩＣタグリーダ４と接続ケーブル６を介して電気的に接続して温度センサ付きＩＣタグ３Ａが取得した温度の時間変化に基づき異常の有無を判断する。

図１に示される第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１Ａでは、回転子７の異常を検出できるように温度センサ付きＩＣタグ３Ａが回転子７の巻線８上に配置される。温度センサ付きＩＣタグ３ＡとＩＣタグリーダ４とは無線通信することができるので、配線コード等は不要であり、回転体である回転子７上に温度センサ付ＩＣタグ３Ａを多数設置してもリード線の配線が困難となることはない。

回転子巻線８上に配置された温度センサ付きＩＣタグ３Ａは、所定の時間に測定した温度を測定時間の情報と共に内蔵されるメモリ（図１において省略）に記録し、測定結果のデータ（温度および時間の情報）を蓄積する。温度センサ付きＩＣタグ３Ａに記憶された温度測定結果および測定時間の情報は、温度センサ付きＩＣタグ３Ａと無線通信することによってＩＣタグリーダ４へ送信される。

第１の異常検出装置２Ａでは、第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１ＡのＩＣタグリーダ４と接続ケーブル６を介して電気的に接続されているので、ユーザが第１の異常検出装置２Ａを操作することによってＩＣタグリーダ４の動作を制御（操作）することができる。ユーザは、ＩＣタグリーダ４を操作することによって、それぞれの温度センサ付きＩＣタグ３Ａに記憶された測定結果のデータを、第１の異常検出装置２Ａに収集することができる。第１の異常検出装置２Ａは、収集した測定結果のデータに基づき第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１Ａの回転子７の異常の有無を判断する。

図２は、本発明に係るセンサ付きＩＣ適用回転電機のセンサ付きＩＣタグ３およびこのセンサ付きＩＣタグ３と無線通信を行いセンサ付きＩＣタグ３から情報を読み出すＩＣタグリーダ４の構成概略を示した概略図である。尚、図２において、センサ付きＩＣタグ３およびＩＣタグリーダ４内に示される実線は情報の流れを、破線はエネルギーの流れを表している。

図２に示されるように、センサ付きＩＣタグ３は、ＩＣタグリーダ４と通信する信号や情報（以下、単に通信信号とする）１０を含む電磁波を送受信するアンテナ１１と、アンテナ３１を介して受信した電磁波に対して変調および復調を行う変復調部１２と、物理量を検知し取得するセンサ１３と、センサ１３で取得した情報を記憶するメモリ１４と、タイマーを内蔵する時計１５と、動作電力の供給を行う電源部１６と、電源部１６へ電力を供給するバッテリー１７と、センサ付きＩＣタグ３を制御する制御部１８とを備える。

変復調部１２は、送受信される信号１０に対して、記録、送信等に適した変換を行う機能（変調機能および復調機能）を有すると共に通信信号１０のフィルタ機能を有し、通信信号１０に重畳する部分放電等によるノイズ成分を除去することができる。メモリ１４は、例えば、不揮発性のメモリで構成される記憶媒体である。制御部１８は、例えば、メモリ１４の情報記憶手順に関する情報等の制御に必要な情報を有し演算処理を行う。

尚、センサ付きＩＣタグ３は、一例として、バッテリー１７を内蔵したアクティブタイプのものを採用している。従って、バッテリー１７が消耗する前に定期的にセンサ付きＩＣタグ３そのものを交換することを前提としており、通常は、ＩＣタグリーダ４から読出信号１０を受信しないと、測定結果などの情報を発信しないように構成される。

一方、ＩＣタグリーダ４は、センサ付きＩＣタグ３との通信信号１０を送受信するアンテナ２０と、アンテナ２０を介して受信した電磁波の変調および復調を行う変復調部２１と、動作電力の供給を行う電源部２２と、ＩＣタグリーダ４の制御を行う制御部２３とを備える。

尚、センサ付きＩＣタグ３およびＩＣタグリーダ４は、電磁波に周波数変調またはデジタル変調を行い、データ読み出し開始指令信号等の各種信号および測定結果を送受信している。これは、部分放電等によるノイズと必要な信号または情報との区別を容易にするためである。

また、ＩＣタグリーダ４のアンテナ２０、変復調部２１、電源部２２、および、制御部２３は、それぞれ、センサ付きＩＣタグ３のアンテナ１１、変復調部１２、電源部１６、および、制御部１８と実質的に同じ動作をする構成要素である。

ＩＣタグリーダ４は、読出信号１０をセンサ付きＩＣタグ３へ伝送することで、センサ付きＩＣタグ３と無線通信してセンサ付きＩＣタグ３から情報を読み出すことができる。ＩＣタグリーダ４がセンサ付きＩＣタグ３から受け取った測定データは、接続ケーブル６を介して上位装置である異常検出装置２へ入力される。

図３は、センサ付きＩＣタグ３のメモリ１４に記憶される情報構成の一例を説明する説明図である。

メモリ１４に記憶される情報の一例は、図３に示されるように、データ最大容量、保持データ数、前回データ消去日時、シリアルナンバー（Ｎｏ．）、データ記憶領域数（例えば、１０２４領域）、および、ＩＣタグの識別情報（ＩＣタグのＩＤ番号）の情報を有する。

図１に示される温度センサ付きＩＣタグ３Ａのメモリ１４の場合、温度センサとシリアルナンバーの一つを対応させて、この一のシリアルナンバーと対応する一のデータ記憶領域に温度の測定結果を測定時刻と対応させて記憶する。図３に示されるメモリ１４の場合、一つのデータ記憶領域に１０２４個の計測結果を記憶することができるので、１０２４領域あるデータ記憶領域を全て使用すれば、１０２４領域×１０２４個のデータを記憶できる。また、ＩＣタグの識別情報（ＩＣタグのＩＤ番号）の情報は、各温度センサ付ＩＣタグ固有のものであるから、計測した温度と計測箇所（温度センサ付きＩＣタグ３Ａの取付位置）が一対一で対応可能である。

第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１Ａによれば、センサ（温度センサ）への配線が不要なので、回転体である回転子７の上にセンサ付ＩＣタグ３（温度センサ付きＩＣタグ３Ａ）を設置することができる。また、配線上の制約からセンサの取付個数が制限されることもないので、多数の温度センサ付きＩＣタグ３Ａを設置することができる。

従って、第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１Ａでは、温度センサ付きＩＣタグ３Ａ単位に温度推移を監視でき、回転子７の異常発生時刻および発生箇所を具体的に特定することができる。また、センサ（温度センサ）への配線が不要なので、回転電機動作時においてもユーザが回転電機の異常検出のために要する作業を安全に行うことができる。

図４は、第１の異常検出装置２Ａの機能構成を示した機能ブロック図である。

図４によれば、第１の異常検出装置２Ａは、装置外部のＩＣタグリーダ４との通信インターフェイス（以下、インターフェイスをＩ／Ｆとする）である通信Ｉ／Ｆ部２６と、ＩＣタグリーダ４が温度センサ付きＩＣタグ３Ａから読み出した測定結果（測定データ２７）等の電子情報を記録するデータ記録部２８と、収集した測定結果のデータに基づき異常判定の対象となる第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１Ａが異常か否かを判定する異常判定手段としての異常判定部２９と、ユーザから操作を受け付けるマンマシンインターフェイスとしての操作部３０と、異常判定部２９の判定結果等の情報を画面表示する出力手段としての表示部３１と、上記各部２６，２８，２９，３０，３１を制御する制御部３２とを備える。

通信Ｉ／Ｆ部２６は、接続ケーブル６を介してＩＣタグリーダ４と電気的に接続されておりＩＣタグリーダ４が読み出した測定結果（測定データ２７）を受信する。受信した測定データ２７は、データ記録部２８に記録される。

異常判定部２９は、測定データ２７に基づき測定された回転子巻線８の温度が予め設定された閾値（しきい値）を超えているか否かで異常か否（正常）かを判断する。回転子巻線８の温度が上昇する原因としては、回転子巻線８が短絡した場合等の通常とは異なる状態、すなわち、異常事態が生じたものと考えられる。そこで、異常判定部２９は、所定の温度（閾値）を超えていた場合には第１のセンサ付きＩＣ適用回転電機１Ａが異常であると判定する。異常判定結果の情報は制御部３２に送られる。

制御部３２は、異常判定部２９から受け取った異常判定結果の情報に基づき異常判定結果を画像表示する表示情報を表示部３１へ送る。表示情報を受け取った表示部３１には、異常判定部２９が判断した異常判定結果が可視的に表示される。

第１の異常検出装置２Ａによれば、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａにおいて温度センサ付きＩＣタグ３Ａが計測しメモリ１４に記憶した測定温度および測定時間の情報をＩＣタグリーダ４に読み出させて取得した測定温度および測定時間の情報に基づいて温度が上昇し過ぎていないか、すなわち、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに異常が生じていないかを判断することができる。

次に、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａの異常検出方法（以下、第１の異常検出方法とする）について説明する。

第１の異常検出方法とは、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａにおいて温度センサ付きＩＣタグ３Ａが計測し記憶した測定温度および測定時間の情報をＩＣタグリーダ４が読み出し、ＩＣタグリーダ４が読み出した情報に基づき第１の異常検出装置２Ａが第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに異常が生じているか否かを判断する方法である。

第１の異常検出方法によれば、センサ（温度センサ）への配線が不要なので異常検出が安全かつ容易になる。また、センサ（温度センサ）の取付個数も制限されることがなく各センサ（温度センサ付きＩＣタグ３Ａ）が所定の時間間隔で回転子巻線８の温度を測定し、測定結果を時間と共に記憶するので回転子巻線８の温度推移が把握できる。従って、回転電機の異常発生の原因究明、発生時間および発生場所の特定が容易になる。

上述したように、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａ、第１の異常検出装置２Ａおよび第１の異常検出方法によれば、回転子巻線８の温度を測定する温度センサがリード線を必要としないので、回転体である回転子７の上に配置することができ配線などの制約がなく、多数のセンサ付ＩＣタグ３（温度センサ付きＩＣタグ３Ａ）を設置することができる。故に、物理量としての回転子巻線８の温度を監視することで、回転子巻線８が短絡した場合等に生じる回転子巻線８の温度上昇等の異常を検出し、かつ、異常値が検出された位置（温度センサ付きＩＣタグ３Ａ）を具体的に特定することができる。

尚、図１によれば、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａでは、ＩＣタグリーダ４が２つ設置されているが、必ずしも２つに限られない。温度センサ付きＩＣタグ３Ａの個数やバックアップ等の設計要求に基づきＩＣタグリーダ４の個数は任意に設定できる。また、取付位置についても、温度センサ付きＩＣタグ３Ａと無線で通信してデータの読み出しが可能な範囲内において任意である。

さらに、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａは、第１の異常検出装置２Ａを定常的に備えていても良い。すなわち、自ら回転電機（回転子７）の異常を検出する機能（自己異常検出機能）を有するＩＣタグ適用回転電機を構成することもできる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機（以下、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機とする）１Ｂは、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに対して、センサ付きＩＣタグ３の取付位置、すなわち、監視部位が相違する。具体的には、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａが回転子巻線８に温度センサ付きＩＣタグ３Ａを設置して構成されているのに対して、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂでは、センサ付きＩＣタグ３を固定子９に設置して構成されている点で相違する。

しかしながら、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂは、その他の点で第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと実質的に相違しない。そこで、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂの説明では、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに対する相違点を中心に説明し、実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂの構成は、センサ付きＩＣタグ３を除き実質的に異ならない。すなわち、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂの構成は、センサ付きＩＣタグ３を除けば、図１に示される第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに対して、符号１Ａおよび２Ａを符号１Ｂおよび２Ｂと読み替えたものと実質的に同じである。続いて、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂに設置するセンサ付きＩＣタグ３について説明する。

図５は、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂにおいて、図１に示されるＩ−Ｉ線に沿う方向の断面を示した断面図である。

図５に示されるように、センサ付きＩＣタグ３Ｂを、固定子９の固定子巻線スロット３６に納められた固定子巻線３７を固定するためのスロット楔３８に設置する。スロット楔３８は、一つの固定子巻線スロット３６で複数に分割されているので、各スロット楔３８に１個または複数個の圧力センサ付ＩＣタグ３Ｂを設置することができる。尚、図５に示される符号３９は固定子９を冷却するための冷却ダクトである。固定子９の異常を検知するために物理量を検知するセンサ付きＩＣタグ３Ｂのセンサ１３としては、例えば、部分放電を検知するセンサ（部分放電センサ）や圧力を検知するセンサ（圧力センサ）を用いる。

例えば、センサ１３に高周波電流を計測する部分放電センサを用いた部分放電センサ付きＩＣタグ３Ｂをスロット楔３８に設置して構成される第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂでは、固定子巻線３７における部分放電の発生状況を監視することができる。

固定子巻線３７で部分放電が発生すると固定子巻線３７に流れている５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電流に高周波電流が重畳する。従って、センサ付きＩＣタグ３Ｂの部分放電センサが固定子巻線３７を流れる高周波電流を計測し時間と共にメモリ１４に記憶することで、固定子巻線３７における部分放電の有無が監視できる。

尚、固定子巻線３７に重畳する高周波電流には、ノイズに起因する高周波電流が含まれる場合があるが、部分放電センサ付きＩＣタグ３Ｂは、部分放電による高周波電流の発生を感度良く計測することができる。なぜならば、部分放電センサ付ＩＣタグ３Ｂは、固定子巻線３７の近傍に配置されるので、静電的、誘導的に強く結合される結果、ＧＨｚ帯の高周波電流も検出できる。一方、ノイズに起因する高周波電流の周波数帯域はＭＨｚからＧＨｚであり、その多くは、ＧＨｚ以下である。つまり、高周波電流の周波数が高い帯域（数百ＭＨｚから数ＧＨｚ）では、ノイズ成分はほとんどなくなるので、信号強度が小さくなってもＳ／Ｎ比（Signal to Noise Ratio）は向上するからである。

また、他の例として、圧電素子を使用した圧力センサを用いた圧力センサ付きＩＣタグ３Ｂをスロット楔３８に設置して構成される第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂでは、スロット楔３８に加わる応力の時間変化を監視することができる。スロット楔３８は、固定子巻線３７が電磁力により振動するので、スロット楔３８には繰り返し応力が加わる。スロット楔３８または固定子巻線３７が熱などによる劣化に因りその固定力が変化すると、圧電素子に生じる電圧の波形（振幅または周期）が変化する。

従って、圧力センサ付きＩＣタグ３Ｂの圧力センサ１３から入力される電圧値を時間と共にメモリ１４に記憶することで、スロット楔３８または固定子巻線３７の固定力を監視することができるので、スロット楔３８または固定子巻線３７の劣化（異常）を検出することができる。

尚、本発明の第２の実施の形態に係る異常検出装置（第２の異常検出装置）２Ｂは、第１の異常検出装置２Ａに対して、取得する物理量および異常判定部２９が異常の有無を判定する閾値が相違するが、実質的な構成および作用は第１の異常検出装置２Ａと相違しないので説明を省略する。また、本発明の第２の実施の形態に係る異常検出方法も、取得する物理量が相違する点を除き、第１の異常検出方法と実質上の相違はないので説明を省略する。

上述したように、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂ、第２の異常検出装置２Ｂおよび第２の異常検出方法によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、固定子巻線３７（またはスロット楔３８）に多数のセンサ付ＩＣタグ３（部分放電センサ付きＩＣタグまたは圧力センサ付きＩＣタグ３Ｂ）を設置することができる。故に、物理量としての高周波電流または応力（圧電素子に加わる力に起因して生じる電圧）を監視することで、固定子巻線３７の異常発生箇所、すなわち、異常を検知したセンサ付きＩＣタグ３Ｂを特定することができる。

尚、上述した説明では、センサ１３が部分放電センサの場合と圧力センサの場合とで分けて説明しているが、スロット楔３８に部分放電センサ付きＩＣタグ３Ｂと圧力センサ付きＩＣタグ３Ｂの両方を設置しても良い。また、ＩＣタグリーダ４が設置される位置および個数については、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａの場合と同様である。さらに、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂが第２の異常検出装置２Ｂを定常的に備えていても良い点も第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと同様である。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機（以下、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機とする）１Ｃは、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂに対して、センサ付きＩＣタグ３の取付位置、すなわち、監視部位が相違する。具体的には、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂでは、センサ付きＩＣタグ３を固定子９に設置して構成されているのに対して、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃでは、回転子７にセンサ付きＩＣタグ３を設置して構成されている点で相違する。

しかしながら、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃは、その他の点で第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂと実質的に相違しない。そこで、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃの説明では、第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂに対する相違点を中心に説明し、実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃの構成は、センサ付きＩＣタグ３を除き第２のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｂおよび第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと実質的に異ならない。すなわち、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃの構成は、センサ付きＩＣタグ３を除けば、図１に示される第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに対して、符号１Ａおよび２Ａを符号１Ｃおよび２Ｃと読み替えたものと実質的に同じである。続いて、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃに設置するセンサ付きＩＣタグ３について説明する。

図６は、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃにおいて、図１に示されるＩ−Ｉ線に沿う方向の断面を示した断面図である。

図６に示されるように、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃでは、例えば、回転子７の外周面の内側（回転軸側）に回転軸に沿う方向にセンサ付ＩＣタグ３Ｃを配置している。

センサ付ＩＣタグ３Ｃが検出する物理量は例えば光である。すなわち、光センサ付ＩＣタグ３Ｃである。また、発光の検出対象は固定子巻線３７である。固定子巻線３７は固定子巻線スロット３６に納められており、固定子巻線３７の外表面は接地電位となるように半導電層４０が設けられている。

半導電層４０が、熱や振動などにより欠損すると固定子巻線３７と固定子巻線スロット３６間で放電が発生する。放電に起因して生じた光は、固定子９の鉄心に設けられている冷却ダクト３９の開口部から光センサ付ＩＣタグ３Ｃへ届く。光センサ付ＩＣタグ３Ｃは、固定子巻線３７と固定子巻線スロット３６間で発生した光を検知して発光の有無を時間と共に記録する。

光センサ付きＩＣタグ３Ｃを回転子７に設置して構成される第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃでは、光センサ付ＩＣタグ３Ｃが計測した光および計測時間の情報をＩＣタグリーダ４と無線で送信できるので、光センサとの結線を行うリード線が不要となり、リード線の配線に伴う光センサ付ＩＣタグ３Ｃの設置場所の制約を解消できる。

また、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃでは、光センサ付ＩＣタグ３Ｃを回転子７上に配置することで、回転子７が一回転する間に光センサ付ＩＣタグ３Ｃが全ての固定子巻線３７の当該箇所と対向することになり、異常を発生した固定子巻線３７を特定することができる。

尚、本発明の第３の実施の形態に係る異常検出装置（第３の異常検出装置）２Ｃは、第１の異常検出装置２Ａに対して、取得する物理量および異常判定部２９が異常の有無を判定する閾値が相違するが、実質的な構成および作用は第１の異常検出装置２Ａと相違しないので説明を省略する。また、本発明の第３の実施の形態に係る異常検出方法も、取得する物理量が相違する点を除き、第１の異常検出方法と実質上の相違はないので説明を省略する。

上述したように、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃ、第３の異常検出装置２Ｃおよび第３の異常検出方法によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、回転体である回転子７に多数のセンサ付ＩＣタグ３（光センサ付きＩＣタグ３Ｃ）を設置することができる。故に、物理量としての光を監視することで、全ての固定子コイルを監視することができ、ＩＣタグリーダ４（図６において省略）の測定タイミングと回転子７の回転位相とを比較すれば、異常な物理量（光）を発した固定子巻線３７を特定することができる。

尚、ＩＣタグリーダ４が設置される位置および個数については、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａの場合と同様である。また、第３のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｃが第３の異常検出装置２Ｃを定常的に備えていても良い点も第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと同様である。

［第４の実施の形態］
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機（以下、第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機とする）１Ｄの構成を概略的に示す概略図である。

図７に示されるように、第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｄは、固定子巻線３８にセンサ付きＩＣタグ３Ｄを設置して構成される点で第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｄの説明では、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａに対する相違点を中心に説明し、実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。

第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｄは、センサ付きＩＣタグ３Ｄを固定子巻線３７の端部の絶縁層に設置する。固定子巻線３７の端部は、絶縁層で被覆されているがその表面は固定子巻線３７の内部導体と同じ電圧になる。

固定子巻線３７の端部に部分放電センサ付ＩＣタグ３Ｄを設置して構成される第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｄによれば、部分放電センサ付ＩＣタグ３Ｄが固定子巻線３７で部分放電が発生した際に生じる高周波電流を測定し、その変化を捉えることで固定子巻線３７の絶縁層の劣化状況を知ることができる。

固定子巻線３７の絶縁層は、熱、電気、機械、環境などの要因で絶縁劣化が進展し、絶縁層内に空隙などの欠陥が増加すると、縁層内の欠陥で部分放電が発生する。部分放電に伴い発生する高周波電流の大きさや数は、縁層内の欠陥の状況で変化する。つまり、部分放電センサ付ＩＣタグ３Ｄが測定する高周波電流の大きさ、数の時間変化を監視すれば、固定子巻線３７の絶縁層の状態を把握できる。

尚、本発明の第４の実施の形態に係る異常検出装置（第４の異常検出装置）２Ｄは、第１の異常検出装置２Ａに対して、取得する物理量および異常判定部２９が異常の有無を判定する閾値が相違するが、実質的な構成および作用は第１の異常検出装置２Ａと相違しないので説明を省略する。また、本発明の第４の実施の形態に係る異常検出方法も、取得する物理量が相違する点を除き、第１の異常検出方法と実質上の相違はないので説明を省略する。

上述したように、第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｄ、第４の異常検出装置２Ｄおよび第４の異常検出方法によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、固定子巻線３７の端部に多数のセンサ付ＩＣタグ３（部分放電センサ付きＩＣタグ３Ｄ）を設置することができる。また、部分放電センサ付ＩＣタグ３Ｄを設置しても固定子巻線３７の高電圧部を接地電位部と橋絡することがないので、固定子巻線３７の絶縁特性を低下することがない。

物理量としての高周波電流を監視することで、固定子巻線３７の異常発生箇所（固定子巻線３７の絶縁層の絶縁劣化箇所）、すなわち、異常を検知したセンサ付きＩＣタグ３Ｄを特定することができる。

尚、ＩＣタグリーダ４が設置される位置および個数については、第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａの場合と同様である。また、第４のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ｄが第４の異常検出装置２Ｄを定常的に備えていても良い点も第１のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機１Ａと同様である。

本実施の形態によれば、センサ付ＩＣタグ１は、ＩＣタグリーダ２と無線データ通信可能であるので、リード線などが不要であり、センサ付ＩＣタグ１には、固有の識別コードが設けられており、絶縁劣化が進行したコイルを特定することができる。

以上、本発明によれば、センサにリード線を結線する必要がないので、配線上などの制約がなく、回転子７および固定子９に多数のセンサ付ＩＣタグ３を設置することができる。そして、計測した物理量を監視することで、回転子７および固定子９の状態を監視することができる。

この結果、異常を検出するための準備が容易かつ安全に行うことができる。また、回転子７および固定子９で検出された異常発生箇所がセンサ付ＩＣタグ３の設置位置と対応するので異常発生箇所を容易かつ具体的に特定できる。

本発明は、上述した発明の実施の形態で説明した形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、ＩＣタグリーダ４は、可搬型記憶メモリに情報を記録できるように構成しても良い。この場合、センサ付きＩＣタグ３から受け取った測定データを、可搬型記憶メモリを介して異常検出装置２へ入力することもできる。

また、異常検出装置２は、出力手段としての表示部３１を備えているが、この出力手段は、異常判定部２９が異常の有無を判定した結果をユーザへ伝達可能であれば表示部３１に限らず何でも良い。例えば、異常判定部２９が異常の有無を判定した結果を印字出力する印字出力部や、音声出力する音声出力部であっても良い。

本発明の第１の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機および本発明の第１の実施の形態に係る異常検出装置の構成、本発明の第１の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機と本発明の第１の実施の形態に係る異常検出装置との接続状態を示す概略図。 本発明に係るセンサ付きＩＣ適用回転電機のセンサ付きＩＣタグおよびこのセンサ付きＩＣタグと無線通信を行いセンサ付きＩＣタグから情報を読み出すＩＣタグリーダの構成を示す概略図。 本発明に係るセンサ付きＩＣ適用回転電機のセンサ付きＩＣタグのメモリに記憶される情報構成の一例を説明する説明図。 本発明に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機の異常検出装置の機能構成を示した機能ブロック図。 本発明の第２の実施の形態に係るセンサ付きＩＣ適用回転電機の図１に示されるＩ−Ｉ線に沿う方向の断面図。 本発明の第３の実施の形態に係るセンサ付きＩＣ適用回転電機の図１に示されるＩ−Ｉ線に沿う方向の断面図。 本発明の第４の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機および本発明の第４の実施の形態に係る異常検出装置の構成、本発明の第４の実施の形態に係るセンサ付きＩＣタグ適用回転電機と本発明の第４の実施の形態に係る異常検出装置との接続状態を示す概略図。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ） センサ付きＩＣタグ適用回転電機
２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ） 異常検出装置
３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ） センサ付きＩＣタグ
４ ＩＣタグリーダ
５ ケーシング
６ 接続ケーブル
７ 回転子
８ 回転子巻線
９ 固定子
１０ 通信信号
１１ アンテナ
１２ 変復調部
１３ センサ
１４ メモリ
１５ 時計
１６ 電源部
１７ バッテリー
１８ 制御部
２０ アンテナ
２１ 変復調部
２２ 電源部
２３ 制御部
２６ 通信Ｉ／Ｆ部
２７ 測定データ
２８ データ記録部
２９ 異常判定部
３０ 操作部
３１ 表示部
３２ 制御部
３６ 固定子巻線スロット
３７ 固定子巻線
３８ スロット楔
３９ 冷却ダクト
４０ 半導電層

Claims (10)

1. 物理量を検出するセンサを有し、前記センサが検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きＩＣタグと、前記センサ付きＩＣタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すＩＣタグリーダとを設置したことを特徴とするセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
2. 前記ＩＣタグリーダが取得した物理量および時間の情報に基づき異常の有無を判定する異常判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
3. 前記センサ付きＩＣタグは、回転子に設置され、前記回転子の回転子巻線に関する物理量を測定して記憶することを特徴とする請求項１または２記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
4. 前記センサ付きＩＣタグのセンサは、前記回転子巻線の温度を計測する温度センサであることを特徴とする請求項３記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
5. 前記センサ付きＩＣタグは、回転子に設置され、前記回転子の外周方向に配置される固定子の固定子巻線に関する物理量を測定して記憶することを特徴とする請求項１または２記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
6. 前記センサ付きＩＣタグのセンサは、前記固定子巻線で生じた部分放電に因る発光を検知するセンサであることを特徴とする請求項５記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
7. 前記センサ付きＩＣタグは、固定子に設置され、前記固定子に関する物理量を測定して記憶することを特徴とする請求項１または２記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
8. 前記センサ付きＩＣタグのセンサは、前記固定子巻線に流れる高周波電流を検知するセンサおよび前記固定子のスロット楔に加わる圧力を計測するセンサであることを特徴とする請求項７記載のセンサ付きＩＣタグ適用回転電機。
9. 物理量を検出するセンサを有し、検出した物理量を時間とともに記憶するセンサ付きＩＣタグと、前記センサ付きＩＣタグが記憶した情報を無線で通信して読み出すＩＣタグリーダとを設置した回転電機の異常の有無を判定する異常検出装置であり、
   前記異常検出装置は、前記ＩＣタグリーダからデータの通信を行う通信インターフェイスと、
   前記ＩＣタグリーダから取得した物理量および時間の情報に基づき異常の有無を判定する異常判定手段と、
   前記異常判定部の判定結果を出力する出力手段とを備えることを特徴とするセンサ付きＩＣタグ適用回転電機の異常検出装置。
10. センサ付きＩＣタグ適用回転電機のセンサ付きＩＣタグが計測し記憶した物理量および時間の情報をＩＣタグリーダで無線的に読み出し、
    前記ＩＣタグリーダが読み出した情報に基づき前記センサ付きＩＣタグ適用回転電機に異常が生じているか否かを判断することを特徴とするセンサ付きＩＣタグ適用回転電機の異常検出方法。

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