JP2018017646A - Electric motor temperature measurement device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric motor temperature measurement device in which a temperature measurement part (fiber Bragg grating part) having an optical fiber separated is positioned at a desired position in a rotor even if an interval between the temperature measurement parts is wide because of a structure of the optical fiber.SOLUTION: In an electric motor temperature measurement device, in which an optical fiber 22 having a plurality of separated fiber Bragg grating parts 21A, 21B, and 21E to 21H as temperature measurement parts 23 to 28 is wired in a permanent magnet accommodation hole part extending in a rotor rotation shaft direction inside a rotor and a temperature at a part with which the temperature measurement parts 23 to 28 contact is acquired as light information, the optical fiber 22 has the temperature measurement parts 23 to 28 at every prescribed distance, and the optical fiber 22 is drawn in the permanent magnet accommodation hole part outside a permanent magnet 4 from one end in a shaft direction of the rotor, and is wired like drawing a plurality of loops along a rectangular plane of the permanent magnet 4 so that a plurality of temperature measurement parts 23 to 28 are arranged at desired positions outside the permanent magnet 4.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

この発明は、測温部として離間した複数のファイバブラッググレーティング部を有する光ファイバが、ロータ内部でロータ回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部内に配索されて、上記測温部が接する箇所の温度が光情報として取得される電動モータの温度計測装置に関する。   In the present invention, an optical fiber having a plurality of fiber Bragg grating portions spaced apart as a temperature measuring portion is routed in a permanent magnet accommodating hole extending in the rotor rotation axis direction inside the rotor, and the temperature measuring portion is in contact with the optical fiber. The present invention relates to a temperature measuring device for an electric motor whose temperature is acquired as optical information.
一般に、電動モータを駆動すると、巻線抵抗による銅損、コアに発生するヒステリシス損、永久磁石中に発生する渦電流損(ヒステリシス損と渦電流損とを合わせたものを鉄損という)等により熱が発生し、電動モータ各部の温度が上昇する。
上記電動モータの温度計測、特にロータの温度計測を行なう場合、ロータ(回転子)はステータ(固定子)内において高速回転しているので、一般的にはロータの温度計測を行なうことが困難であった。
In general, when an electric motor is driven, copper loss due to winding resistance, hysteresis loss that occurs in the core, eddy current loss that occurs in the permanent magnet (the combination of hysteresis loss and eddy current loss is called iron loss), etc. Heat is generated and the temperature of each part of the electric motor rises.
When measuring the temperature of the electric motor, particularly when measuring the temperature of the rotor, the rotor (rotor) rotates at high speed in the stator (stator), so it is generally difficult to measure the temperature of the rotor. there were.
そこで、本発明者等は、ステータ内で高速回転するロータの温度計測を可能とする電動モータの温度計測装置(特許文献1参照)を既に発明した。
すなわち、ステータと、ロータと、このロータに連結された回転軸とを有する電動モータにおけるロータの温度、特に、ロータ内に埋設された永久磁石の温度を計測する装置において、電動モータの回転軸の内部を経由してロータの温度計測部(測温部)まで配設された光ファイバと、光ファイバに光を入射させる光源と、光ファイバからの反射光を検出する光検出器と、回転軸に設けられ、光ファイバと光源および光検出器とを光学接続する光学式回転ジョイントとを有し、光ファイバは、入射光のうち特定の波長(ブラッグ波長)成分のみを反射するFBG(ファイバブラッググレーティング)センサを備え、光ファイバにおけるFBGセンサを含む部分は、回転軸と平行に延び、かつロータ(特に、永久磁石)の温度計測部に対して回転軸側から接触可能に配置されたものである。
Therefore, the present inventors have already invented an electric motor temperature measurement device (see Patent Document 1) that enables temperature measurement of a rotor that rotates at high speed in a stator.
That is, in an apparatus for measuring the temperature of a rotor in an electric motor having a stator, a rotor, and a rotating shaft connected to the rotor, in particular, the temperature of a permanent magnet embedded in the rotor, the rotating shaft of the electric motor An optical fiber arranged through the inside to the rotor temperature measuring unit (temperature measuring unit), a light source for making light incident on the optical fiber, a photodetector for detecting reflected light from the optical fiber, and a rotating shaft The optical fiber has an optical rotary joint that optically connects the optical fiber to the light source and the photodetector, and the optical fiber reflects only a specific wavelength (Bragg wavelength) component of the incident light. The portion including the FBG sensor in the optical fiber extends in parallel with the rotation axis, and rotates with respect to the temperature measurement unit of the rotor (particularly the permanent magnet). Those which are contactable disposed from the shaft side.
本発明者等が既に発明した特許文献1に記載の従来構造においては、ステータ内で高速回転するロータの温度(特に、永久磁石の温度)を高精度に計測することができるという利点がある。   The conventional structure described in Patent Document 1 already invented by the present inventors has an advantage that the temperature of the rotor rotating at high speed in the stator (particularly, the temperature of the permanent magnet) can be measured with high accuracy.
しかしながら、上記特許文献1に開示された従来構造においては、光ファイバを2つに分岐させて分岐部を形成し、分岐部のFBGセンサがロータ内の永久磁石におけるそれぞれの所望位置に至るように構成されているので、光ファイバの分岐数に応じて光信号が劣化し、かつ、光ファイバが左右不均等(詳しくは、ロータの出力軸側とロータの反出力軸側とで不均等)な遠心力ストレス(stress、応力)を受けるので、測温精度の観点で改善の余地があった。   However, in the conventional structure disclosed in Patent Document 1 above, the optical fiber is branched into two to form a branch portion so that the FBG sensor at the branch portion reaches each desired position in the permanent magnet in the rotor. As a result, the optical signal is deteriorated according to the number of branches of the optical fiber, and the optical fiber is not right and left uneven (specifically, the output shaft side of the rotor and the non-output shaft side of the rotor are uneven). Since it receives centrifugal force stress, there is room for improvement in terms of temperature measurement accuracy.
特開2016−65763号公報JP, 2006-65763, A
そこで、この発明は光ファイバの構造上、測温部相互間の間隔が広くても、当該光ファイバの離間した測温部(ファイバブラッググレーティング部)を、ロータ内の所望位置に配置することができる電動モータの温度計測装置の提供を目的とする。   Therefore, according to the present invention, even if the interval between the temperature measuring parts is wide due to the structure of the optical fiber, the temperature measuring part (fiber Bragg grating part) separated from the optical fiber can be arranged at a desired position in the rotor. An object of the present invention is to provide a temperature measuring device for an electric motor.
この発明による電動モータの温度計測装置は、測温部として離間した複数のファイバブラッググレーティング部を有する光ファイバが、ロータ内部でロータ回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部内に配索されて、上記測温部が接する箇所の温度が光情報として取得される電動モータの温度計測装置であって、上記光ファイバは所定距離毎に上記測温部を有し、上記光ファイバをロータの軸方向一端から永久磁石外部の永久磁石収容孔部内に引込むと共に、複数の測温部が該永久磁石外部の所望位置に配置されるよう当該永久磁石の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索されたものである。
上述のファイバブラッググレーティング部は、ファイバ上に複数のブラッグ錯乱光型の光回折格子を設置したもので、光回折格子の間隔が温度によって変化し、反射光の波長がずれるものであって、これを検出することで温度計測が可能となる。
In the temperature measuring device for an electric motor according to the present invention, an optical fiber having a plurality of fiber Bragg grating portions spaced apart as temperature measuring portions is routed in a permanent magnet accommodating hole extending in the rotor rotation axis direction inside the rotor, and An electric motor temperature measuring device in which a temperature at a location where the temperature measuring unit is in contact is acquired as optical information, wherein the optical fiber has the temperature measuring unit at every predetermined distance, and the optical fiber is connected to one end in the axial direction of the rotor. Is routed so as to draw a plurality of loops along the rectangular plane of the permanent magnet so that the plurality of temperature measuring portions are arranged at desired positions outside the permanent magnet. It has been done.
The above-mentioned fiber Bragg grating section has a plurality of Bragg-confused light type optical diffraction gratings installed on the fiber. The distance between the optical diffraction gratings varies depending on the temperature, and the wavelength of reflected light shifts. The temperature can be measured by detecting.
上記構成によれば、光ファイバの構造上、測温部相互間の間隔が広くても、上記光ファイバを永久磁石の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索したので、複数の測温部が永久磁石外部の所望位置に配置され、当該所望位置の温度計測を行なうことができると共に、温度分布をも測定することができるうえ、光信号の劣化を抑制することができる。   According to the above configuration, the optical fiber is arranged so as to draw a plurality of loops along the rectangular plane of the permanent magnet even if the interval between the temperature measuring parts is wide due to the structure of the optical fiber. The temperature measuring unit is arranged at a desired position outside the permanent magnet, can measure the temperature at the desired position, can also measure the temperature distribution, and can suppress the deterioration of the optical signal.
因に、光ファイバは波長干渉を防ぐためファイバブラッググレーティング部相互間の間隔が、一般的にロータ軸方向の全長よりも広く、光ファイバを単に永久磁石に対して1周回構造で配索するのみでは、測温部を複数の所望位置に配置することが困難であるが、上記構成により複数の測温部を永久磁石外部の所望位置に配置することが達成されたものである。   By the way, in order to prevent wavelength interference in optical fibers, the distance between fiber Bragg grating portions is generally wider than the total length in the rotor axial direction, and the optical fiber is simply wired in a single turn structure with respect to the permanent magnet. Then, although it is difficult to arrange the temperature measuring units at a plurality of desired positions, the arrangement described above achieves arranging the plurality of temperature measuring units at desired positions outside the permanent magnet.
この発明の一実施態様においては、上記光ファイバは、ロータ回転方向から見て長円形状で、かつロータ出力軸側とロータ反出力軸側とにおいて略均等になるよう配索されたものである。   In one embodiment of the present invention, the optical fiber has an oval shape when viewed from the rotor rotation direction, and is arranged so as to be substantially uniform on the rotor output shaft side and the rotor opposite output shaft side. .
上記構成によれば、光ファイバをロータ出力軸側とロータ反出力軸側とにおいて略均等になるよう配索したので、測温部を備えた光ファイバが不均等な遠心力ストレスを受けにくく、測温精度を確保することができる。   According to the above configuration, since the optical fiber is wired so as to be substantially uniform on the rotor output shaft side and the rotor opposite output shaft side, the optical fiber provided with the temperature measuring portion is not easily subjected to uneven centrifugal force stress, Temperature measurement accuracy can be ensured.
この発明の一実施態様においては、上記光ファイバは、上記永久磁石の表面または上記永久磁石収容孔部の内壁に接着固定されると共に、上記光ファイバのロータ端面からロータ外部に導出された渡り部が、ロータ端面に接着固定されたものである。   In one embodiment of the present invention, the optical fiber is bonded and fixed to the surface of the permanent magnet or the inner wall of the permanent magnet accommodation hole, and the connecting portion led out of the rotor from the rotor end surface of the optical fiber. Is bonded and fixed to the rotor end face.
上記構成によれば、永久磁石収容孔部内に位置する光ファイバと、ロータ端面からロータ外部に導出された光ファイバの渡り部とを、何れも接着固定したので、ロータの高速回転によって光ファイバが振動するのを防止することができ、高調波ノイズの発生を防ぐことができる。   According to the above configuration, since the optical fiber located in the permanent magnet housing hole and the transition portion of the optical fiber led out of the rotor from the rotor end face are both bonded and fixed, the optical fiber is rotated by the high-speed rotation of the rotor. Vibrating can be prevented and generation of harmonic noise can be prevented.
この発明の一実施態様においては、上記永久磁石収容孔部は、上記永久磁石の一対の略対角線上に位置する光ファイバ挿通部を備え、上記光ファイバは、上記光ファイバ挿通部に挿通されると共に、上記永久磁石のロータ出力軸方向またはロータ反出力軸方向の端面側から見てたすき掛け状となるよう配索されたものである。   In one embodiment of the present invention, the permanent magnet housing hole includes an optical fiber insertion portion positioned on a pair of substantially diagonal lines of the permanent magnet, and the optical fiber is inserted into the optical fiber insertion portion. At the same time, the permanent magnets are arranged so as to form a squirrel-like shape as viewed from the end face side in the rotor output shaft direction or the rotor opposite output shaft direction.
上記構成によれば、上述のたすき掛け状の配索構造により、複数ループの周回数が少なくても、測温部をロータ内の所望位置に配置することができる。   According to the above configuration, the temperature measuring unit can be arranged at a desired position in the rotor even if the number of rounds of the plurality of loops is small due to the above-described rack-like arrangement structure.
この発明によれば、光ファイバの構造上、測温部相互間の間隔が広くても、当該光ファイバの離間した測温部(ファイバブラッググレーティング部)を、ロータ内の所望位置に配置することができる効果がある。   According to this invention, even if the interval between the temperature measuring parts is wide due to the structure of the optical fiber, the temperature measuring part (fiber Bragg grating part) separated from the optical fiber is arranged at a desired position in the rotor. There is an effect that can.
本発明の温度計測装置を備えた電動モータの内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the electric motor provided with the temperature measuring device of this invention (a)は電動モータの温度計測装置のシステム構成を示す概略図、(b)は永久磁石の斜視図(A) is the schematic which shows the system configuration | structure of the temperature measuring apparatus of an electric motor, (b) is a perspective view of a permanent magnet. ロータの断面図Cross section of rotor (a)は図3の要部拡大断面図、(b)は図4(a)の部分拡大断面図(A) is an enlarged sectional view of the main part of FIG. 3, (b) is a partially enlarged sectional view of FIG. 4 (a). 永久磁石に対する光ファイバの配索構造を示す概略斜視図Schematic perspective view showing optical fiber wiring structure for permanent magnet 永久磁石に対する光ファイバの配索構造を出力軸先端側から見た状態で示す説明図Explanatory drawing which shows the arrangement structure of the optical fiber to the permanent magnet as seen from the output shaft tip side (a)永久磁石に対する光ファイバの配索構造の他の実施例を示す斜視図、(b)は図7(a)の構造を出力軸先端側から見た状態で示す説明図(A) The perspective view which shows the other Example of the arrangement structure of the optical fiber with respect to a permanent magnet, (b) is explanatory drawing which shows the structure of Fig.7 (a) in the state seen from the output shaft front end side
光ファイバの構造上、測温部相互間の間隔が広くても、当該光ファイバの離間した測温部(ファイバブラッググレーティング部)を、ロータ内の所望位置に配置するという目的を、測温部として離間した複数のファイバブラッググレーティング部を有する光ファイバが、ロータ内部でロータ回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部内に配索されて、上記測温部が接する箇所の温度が光情報として取得される電動モータの温度計測装置において、上記光ファイバは、所定距離毎に上記測温部を有し、上記光ファイバをロータの軸方向一端から永久磁石外部の永久磁石収容孔部内に引込むと共に、複数の測温部が該永久磁石外部の所望位置に配置されるよう当該永久磁石の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索されるという構成にて実現した。   Even if the distance between the temperature measuring parts is wide due to the structure of the optical fiber, the temperature measuring part (fiber Bragg grating part) separated from the optical fiber is disposed at a desired position in the rotor. An optical fiber having a plurality of fiber Bragg grating portions spaced apart from each other is routed in a permanent magnet accommodating hole portion extending in the rotor rotation axis direction inside the rotor, and the temperature at the location where the temperature measuring portion contacts is acquired as optical information. In the temperature measuring device for an electric motor, the optical fiber has the temperature measuring unit at every predetermined distance, and the optical fiber is drawn from one end in the axial direction of the rotor into the permanent magnet housing hole outside the permanent magnet. Realized with a configuration in which a plurality of temperature measuring sections are arranged so as to draw a plurality of loops along a rectangular plane of the permanent magnet so that the temperature measuring section is arranged at a desired position outside the permanent magnet It was.
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は電動モータの温度計測装置を示し、図1は当該温度計測装置を備えた電動モータの内部構造を示す断面図、図2(a)は電動モータの温度計測装置のシステム構成を示す概略図、図2(b)は永久磁石の斜視図である。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The drawing shows a temperature measuring device for an electric motor, FIG. 1 is a sectional view showing the internal structure of the electric motor provided with the temperature measuring device, and FIG. 2A is a schematic diagram showing the system configuration of the temperature measuring device for the electric motor. FIG. 2B is a perspective view of the permanent magnet.
図1において、この実施例の電動モータ1は、永久磁石埋込型の三相交流同期モータであり、電機子巻線としてのコイル2を備えたステータ3(固定子)と、複数の界磁用永久磁石4(以下単に永久磁石と略記する)を備えたロータ5(固定子)と、これらのステータ3およびロータ5を収容するモータハウジング6とを有している。モータハウジング6は、円筒部6aと、出力軸側ブラケット部6bと、反出力軸側ブラケット部6cとを備えている。   In FIG. 1, an electric motor 1 of this embodiment is a permanent magnet embedded three-phase AC synchronous motor, and includes a stator 3 (stator) having a coil 2 as an armature winding, and a plurality of field magnets. It has a rotor 5 (stator) provided with a permanent magnet 4 (hereinafter simply referred to as a permanent magnet), and a motor housing 6 that houses the stator 3 and the rotor 5. The motor housing 6 includes a cylindrical portion 6a, an output shaft side bracket portion 6b, and a counter output shaft side bracket portion 6c.
固定子としてのステータ3は、円環状の鋼板(詳しくは、電磁鋼板)を積層することにより、円筒状に形成されたステータコア7を備えている。このステータコア7の内周から径方向内側に突出するように、複数のティース部8が周方向に等間隔に形成されており、各ティース部8にU相、V相またはW相の何れかのコイル2が巻回されている。各コイル2には、動力線(図示せず)を介して三相パワーケーブル9が接続されている。   The stator 3 as a stator includes a stator core 7 formed in a cylindrical shape by stacking annular steel plates (specifically, electromagnetic steel plates). A plurality of teeth portions 8 are formed at equal intervals in the circumferential direction so as to protrude radially inward from the inner periphery of the stator core 7, and each of the teeth portions 8 has any one of the U phase, the V phase, and the W phase. The coil 2 is wound. A three-phase power cable 9 is connected to each coil 2 via a power line (not shown).
回転子としてのロータ5は、円板状の鋼板(詳しくは、電磁鋼板)を積層することにより、円柱状に形成されたロータコア10を備えている。回転子であるロータ5と、固定子であるステータ3との間には微小クリアランスが形成されるが、図示の便宜上、微小クリアランスの図示を省略している。上述のロータコア10の中心部には出力軸11および回転軸12が挿通されている。これらの出力軸11および回転軸12は、それぞれロータコア10の両端から軸芯線方向に突出し、モータハウジング6の各ブラケット部6b,6c中央部に設けられた軸受13,13によって回転自在に支持されている。ロータコア10と出力軸11および回転軸12とは互いに固定されており、一体に回転する。
また、ロータコア10には、ロータ軸芯線方向に延びる複数の永久磁石収容孔部14(磁束の逃げを防止するためのフラックスバリアを兼ねる)が周方向に配列されており、これらの各永久磁石収容孔部14に永久磁石4が埋込まれている。
The rotor 5 as a rotor includes a rotor core 10 formed in a cylindrical shape by laminating disc-shaped steel plates (specifically, electromagnetic steel plates). Although a minute clearance is formed between the rotor 5 as the rotor and the stator 3 as the stator, the illustration of the minute clearance is omitted for convenience of illustration. An output shaft 11 and a rotating shaft 12 are inserted through the central portion of the rotor core 10 described above. The output shaft 11 and the rotary shaft 12 protrude from the both ends of the rotor core 10 in the axial direction, and are rotatably supported by bearings 13 and 13 provided at the center portions of the bracket portions 6b and 6c of the motor housing 6, respectively. Yes. The rotor core 10, the output shaft 11 and the rotary shaft 12 are fixed to each other and rotate integrally.
The rotor core 10 has a plurality of permanent magnet accommodation holes 14 (also serving as a flux barrier for preventing escape of magnetic flux) extending in the rotor axial direction in the circumferential direction. The permanent magnet 4 is embedded in the hole 14.
図2(b)に示すように、上述の永久磁石4は、ロータ軸方向の出力軸側の端面4aと、ロータ軸方向の反出力軸側の端面4bと、内周側端面4cと、外周側端面4dと、ロータ5の径方向内外に延びると共に、ロータ出力軸と平行な方向に延びる内面4eおよび外面4fとを備えた六面体である。   As shown in FIG. 2B, the permanent magnet 4 includes an end surface 4a on the output shaft side in the rotor axial direction, an end surface 4b on the counter-output shaft side in the rotor axial direction, an inner peripheral side end surface 4c, and an outer periphery. The hexahedron includes a side end face 4d, an inner face 4e and an outer face 4f extending inward and outward in the radial direction of the rotor 5 and extending in a direction parallel to the rotor output shaft.
また、この実施例では、上述の永久磁石4は希工類(周期表IIIa族に属するSc(スカンジウム)、Y(イットリウム)、La(ランタン)、Ce(セリウム)、Pr(プラセオジウム)、Nd(ネオジウム)、Pm(プロメチウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユーロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、Lu(ルテチウム))で形成されているが、これに限定されるものではない。   Further, in this embodiment, the permanent magnet 4 described above is made of rare-earths (Sc (scandium), Y (yttrium), La (lanthanum), Ce (cerium), Pr (praseodymium), Nd (belonging to group IIIa of the periodic table). Neodymium), Pm (promethium), Sm (samarium), Eu (europium), Gd (gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium), Tm (thulium), Yb ( Ytterbium) and Lu (lutetium)), but is not limited thereto.
電動モータ1の駆動時には、図1に示す三相パワーケーブル9からステータ3のコイル2に交流電流が供給されることにより、回転磁界が発生し、ロータ5の永久磁石4が回転磁界に吸引されることにより、ロータ5が回転し、出力軸11から回転駆動力として出力される。
なお、図1において、15は断熱用フランジ、16は光ファイバ増設用延長シャフトである。
When the electric motor 1 is driven, an alternating current is supplied from the three-phase power cable 9 shown in FIG. 1 to the coil 2 of the stator 3 to generate a rotating magnetic field, and the permanent magnet 4 of the rotor 5 is attracted to the rotating magnetic field. As a result, the rotor 5 rotates and is output from the output shaft 11 as a rotational driving force.
In FIG. 1, 15 is a heat insulating flange, and 16 is an optical fiber extension shaft.
次に、図2,図5を参照して、電動モータ1の温度計測装置のシステム構成について説明する。なお、図2においては、図1で示したモータハウジング6、三相パワーケーブル9、軸受13等の図示を省略している。また、図5は永久磁石に対する光ファイバの配索構造を示す概略斜視図である。   Next, the system configuration of the temperature measuring device for the electric motor 1 will be described with reference to FIGS. 2, illustration of the motor housing 6, the three-phase power cable 9, the bearing 13 and the like shown in FIG. 1 is omitted. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an optical fiber routing structure with respect to the permanent magnet.
図2,図5に示すように、温度計測装置20は、ファイバ長手方向に離間した複数のファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating)部(以下、単にFBGセンサと称する)21A,21B,21C,21D,21E,21F,21G,21H(図5参照)を有する光ファイバ22を備えている。この実施例では、光ファイバ22としてその直径が0.2mmのものを採用している。   As shown in FIGS. 2 and 5, the temperature measuring device 20 includes a plurality of fiber Bragg grating sections (hereinafter simply referred to as FBG sensors) 21A, 21B, 21C, 21D, which are spaced apart in the longitudinal direction of the fiber. An optical fiber 22 having 21E, 21F, 21G, and 21H (see FIG. 5) is provided. In this embodiment, an optical fiber 22 having a diameter of 0.2 mm is employed.
図5に図示の便宜上、黒丸で示した部分がFBGセンサ21A〜21Hであり、このうち永久磁石4に接するFBGセンサ21A,21B,21E〜21Hが測温部23〜28となる。つまり、FBGセンサ21C,21D以外の各部が測温部23〜28となる。   For convenience of illustration in FIG. 5, the portions indicated by black circles are the FBG sensors 21 </ b> A to 21 </ b> H. That is, each part other than the FBG sensors 21C and 21D becomes the temperature measuring parts 23 to 28.
FBGセンサ21A〜21Hは、光ファイバコアの軸芯線方向に沿って屈折率が周期的に変化するように回折格子を形成したものであり、このFBGセンサ21A〜21Hに光が入射すると、その入射光のうち、回折格子の間隔および光ファイバコアの屈折率に応じた特定の波長(ブラッグ波長)成分のみが回折格子により反射され、その他の波長成分は透過される。   The FBG sensors 21A to 21H are formed with a diffraction grating so that the refractive index periodically changes along the axial direction of the optical fiber core. When light enters the FBG sensors 21A to 21H, Of the light, only a specific wavelength (Bragg wavelength) component corresponding to the interval of the diffraction grating and the refractive index of the optical fiber core is reflected by the diffraction grating, and the other wavelength components are transmitted.
FBGセンサ21A〜21Hの温度が変化することによって、回折格子の間隔および光ファイバコアの屈折率が変化すると、それに応じてブラッグ波長が変化し、FBGセンサ21A〜21Hの回折格子により反射される光の波長が変化するので、その波長変化(光情報)を検出することによって回折格子部分の温度(測温部23〜28が接する永久磁石4の温度)を計測することができる。   When the temperature of the FBG sensors 21A to 21H changes to change the interval between the diffraction gratings and the refractive index of the optical fiber core, the Bragg wavelength changes accordingly, and the light reflected by the diffraction gratings of the FBG sensors 21A to 21H. Therefore, the temperature of the diffraction grating portion (the temperature of the permanent magnet 4 with which the temperature measuring units 23 to 28 are in contact) can be measured by detecting the wavelength change (optical information).
このFBGセンサ21A,21B,21E〜21Hを備えた光ファイバ22は、電動モータ1の回転軸12の内部を経由してロータ5の測温部23〜28まで配設されている。この実施例における測温部23〜28は、永久磁石4のロータ径方向内外両縁部の表面(内周側端面4c、外周側端面4d参照)に設定されている。   The optical fiber 22 provided with the FBG sensors 21A, 21B, 21E to 21H is disposed from the temperature measuring units 23 to 28 of the rotor 5 via the inside of the rotating shaft 12 of the electric motor 1. The temperature measuring parts 23 to 28 in this embodiment are set on the surfaces of the inner and outer edges of the permanent magnet 4 in the rotor radial direction (see the inner peripheral side end face 4c and the outer peripheral side end face 4d).
ここで、図5に示すように、上述の光ファイバ22に設けられた同光ファイバ22の長手方向に存在するFBGセンサ21A〜21H相互の離間距離は、ロータ5の軸長よりも大きいので、複数の測温部23〜28が永久磁石4の所望位置に配置されるよう、光ファイバ22を永久磁石4の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索している。この実施例では、図5に示すように光ファイバ22を永久磁石4の周面部に対して、3周回構造に配索している。   Here, as shown in FIG. 5, since the separation distance between the FBG sensors 21A to 21H existing in the longitudinal direction of the optical fiber 22 provided in the optical fiber 22 is larger than the axial length of the rotor 5, The optical fiber 22 is routed so as to draw a plurality of loops along the rectangular plane of the permanent magnet 4 so that the plurality of temperature measuring units 23 to 28 are arranged at desired positions of the permanent magnet 4. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the optical fiber 22 is arranged in a three-turn structure with respect to the peripheral surface portion of the permanent magnet 4.
また、図2に示すように、温度計測装置20は、FBGセンサ21A〜21Hを備えた光ファイバ22に光を入射させる光源29と、光ファイバ22からの反射光を検出する光検出器30とを備えている。これらの光源29および光検出器30は電動モータ1の外部に設けられているので、電動モータ1の運転状態に関わらず静止している。一方、FBGセンサ21A〜21Hを備えた光ファイバ22は、電動モータ1の回転軸12およびロータ5に取付けられているので、電動モータ1の駆動時には回転軸12およびロータ5と共に回転する。   As shown in FIG. 2, the temperature measurement device 20 includes a light source 29 that makes light incident on an optical fiber 22 that includes FBG sensors 21 </ b> A to 21 </ b> H, and a photodetector 30 that detects reflected light from the optical fiber 22. It has. Since the light source 29 and the photodetector 30 are provided outside the electric motor 1, the light source 29 and the photodetector 30 are stationary regardless of the operating state of the electric motor 1. On the other hand, the optical fiber 22 including the FBG sensors 21 </ b> A to 21 </ b> H is attached to the rotating shaft 12 and the rotor 5 of the electric motor 1, and therefore rotates together with the rotating shaft 12 and the rotor 5 when the electric motor 1 is driven.
そこで、静止状態の光源29および光検出器30と、回転状態となる光ファイバ22とを光学的に接続するために、回転軸12の端部に光学式回転ジョイント31が設けられている。
この光学式回転ジョイント31における電動モータ1の回転軸12側には、FBGセンサ21A〜21Hを備えた光ファイバ22の端部22aが接続されている。また、光学式回転ジョイント31における電動モータ1の外部側には、光源29および光検出器30に接続された外部接続用光ファイバ32が接続されている。これにより、電動モータ1の駆動時においても、光源29および光検出器30と、FBGセンサ21A〜21Hを備えた光ファイバ22とが光学的に接続される。
なお、図1,図2,図5において矢印X1は出力軸11の先端方向を示し、矢印X2はロータ5における回転軸12方向を示す。また、図5において光ファイバ22は図示の便宜上、その中心線のみを示している。
Therefore, an optical rotary joint 31 is provided at the end of the rotary shaft 12 in order to optically connect the stationary light source 29 and photodetector 30 to the rotating optical fiber 22.
An end 22a of an optical fiber 22 including FBG sensors 21A to 21H is connected to the rotary shaft 12 side of the electric motor 1 in the optical rotary joint 31. An optical fiber 32 for external connection connected to the light source 29 and the photodetector 30 is connected to the outside of the electric motor 1 in the optical rotary joint 31. Thereby, even when the electric motor 1 is driven, the light source 29 and the photodetector 30 are optically connected to the optical fiber 22 including the FBG sensors 21A to 21H.
1, 2, and 5, the arrow X <b> 1 indicates the tip direction of the output shaft 11, and the arrow X <b> 2 indicates the direction of the rotating shaft 12 in the rotor 5. In FIG. 5, only the center line of the optical fiber 22 is shown for convenience of illustration.
次に、永久磁石4の配設構造および光ファイバ22の配索構造について説明する。図3はロータの断面図、図4(a)は図3の要部拡大断面図、図4(b)は図4(a)の部分拡大図、図5は永久磁石に対する光ファイバの配索構造を示す概略斜視図、図6は永久磁石に対する光ファイバの配索構造を出力軸先端側から見た状態で示す説明図である。   Next, the arrangement structure of the permanent magnet 4 and the wiring structure of the optical fiber 22 will be described. 3 is a cross-sectional view of the rotor, FIG. 4 (a) is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 3, FIG. 4 (b) is a partial enlarged view of FIG. 4 (a), and FIG. FIG. 6 is a schematic perspective view showing the structure, and FIG. 6 is an explanatory view showing the arrangement structure of the optical fiber with respect to the permanent magnet as seen from the output shaft front end side.
図3に示すように、ロータコア10の外周部には、略長方形の断面形状をもつ永久磁石収容孔部14が周方向に配列されている。この実施例では、ロータコア10の径方向外側に向かって開いたV字形を形成するように配置された2つの永久磁石収容孔部14,14を1組として、合計8組(8極)の永久磁石収容孔部14…が周方向に等間隔に配列されている。   As shown in FIG. 3, permanent magnet housing holes 14 having a substantially rectangular cross-sectional shape are arranged in the circumferential direction on the outer periphery of the rotor core 10. In this embodiment, a total of 8 sets (8 poles) of permanent magnet receiving holes 14 and 14 arranged so as to form a V-shape that opens outward in the radial direction of the rotor core 10 is taken as one set. Magnet housing holes 14 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
図3,図4に示すように、これらの各永久磁石収容孔部14は、永久磁石4のロータ径方向外縁部(外周側端面4d参照)に位置する光ファイバ挿通孔14a(以下、アウタサイド挿通孔と称す)と、永久磁石4のロータ径方向内縁部(内周側端面4c参照)に位置する光ファイバ挿通孔14b(以下、インサイド挿通孔と称す)とを有し、これら各挿通孔14a,14bを含む永久磁石収容孔部14がロータ5の全軸長にわたってロータ回転軸方向に貫通形成されている。
そして、上述の各永久磁石収容孔部14に、当該永久磁石収容孔部14よりも僅かに小さい長方形の断面形状をもつ永久磁石4が挿入固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, each of these permanent magnet housing holes 14 is an optical fiber insertion hole 14 a (hereinafter referred to as “outer side insertion”) located in the rotor radial direction outer edge portion (see the outer peripheral side end face 4 d) of the permanent magnet 4. And an optical fiber insertion hole 14b (hereinafter referred to as an inside insertion hole) located at the inner radial edge of the permanent magnet 4 (refer to the inner peripheral side end face 4c), and each of these insertion holes 14a. , 14 b including the permanent magnet accommodating hole 14 is formed so as to penetrate the rotor 5 in the axial direction of the rotor over the entire axial length of the rotor 5.
And the permanent magnet 4 which has the rectangular cross-sectional shape slightly smaller than the said permanent magnet accommodation hole 14 is inserted and fixed to each above-mentioned permanent magnet accommodation hole 14. FIG.
また、図4,図5に示すように、上述の光ファイバ22を、ロータ5の軸方向一端から永久磁石収容孔部14内に引込み、該光ファイバ22がインサイド挿通孔14b、ロータ5の軸方向他端外部、アウタサイド挿通孔14a、ロータ5の軸方向一端外部を経由すると共に、複数の測温部23〜28が永久磁石4外部の所望位置に配置されるよう永久磁石4の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索されている。   4 and 5, the optical fiber 22 described above is drawn into the permanent magnet housing hole 14 from one end in the axial direction of the rotor 5, and the optical fiber 22 is connected to the inside insertion hole 14 b and the axis of the rotor 5. The rectangular flat surface of the permanent magnet 4 passes through the outside in the other direction, the outer side insertion hole 14a, and the outside in the axial direction of the rotor 5 so that the plurality of temperature measuring portions 23 to 28 are arranged at desired positions outside the permanent magnet 4. It is routed to draw multiple loops along.
つまり、離間した複数のFBGセンサ21A〜21Hを有する光ファイバ22が、ロータ5内部でロータ5の回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部14内に配索されており、測温部23〜28が接する箇所の温度が光情報(光の波長変化)として取得されるよう構成したものである。   That is, the optical fiber 22 having a plurality of spaced FBG sensors 21A to 21H is routed in the permanent magnet housing hole 14 extending in the rotation axis direction of the rotor 5 inside the rotor 5, and the temperature measuring units 23 to 28 are arranged. The temperature at the place where the contact is obtained is obtained as optical information (change in wavelength of light).
図4に示すように、ロータ5内における光ファイバ22は、FBGセンサ21A,21B,21E〜21Hが位置する箇所を除いて、永久磁石4の表面(端面4c,4d参照)または永久磁石収容孔部14の内壁(この実施例では、永久磁石4の表面)に接着剤33により固定されており、光ファイバ22が振動することに起因して、高調波ノイズが発生するのを防止すべく構成している。
さらに、上述の光ファイバ22がロータ5の外部に一旦導出された渡り部22b,22c(図5参照)は、ロータ5回転時に風圧を受けないようにロータ5の端部外壁面に折曲げて接着固定されている。これにより、渡り部22b,22cが振動することに起因する高調波ノイズの発生をも防止すべく構成している。
ここで、上述の接着剤33としては、耐熱性接着剤としてのシリコン系樹脂製のものが好ましい。
As shown in FIG. 4, the optical fiber 22 in the rotor 5 has a surface of the permanent magnet 4 (refer to the end faces 4 c and 4 d) or a permanent magnet accommodation hole, except for locations where the FBG sensors 21 </ b> A, 21 </ b> B, 21 </ b> E to 21 </ b> H are located. It is fixed to the inner wall of the portion 14 (in this embodiment, the surface of the permanent magnet 4) with an adhesive 33, and is configured to prevent the generation of harmonic noise due to the vibration of the optical fiber 22. doing.
Further, the connecting portions 22b and 22c (see FIG. 5) once the above-described optical fiber 22 is led out of the rotor 5 are bent on the outer wall surface of the end of the rotor 5 so as not to receive wind pressure when the rotor 5 rotates. Bonded and fixed. Thereby, it is comprised so that generation | occurrence | production of the harmonic noise resulting from vibration of the crossover parts 22b and 22c may also be prevented.
Here, as the above-described adhesive 33, a silicon-based resin as a heat-resistant adhesive is preferable.
図5で示した測温部23〜28のうち測温部23,24は、ロータ5の径方向の外縁部に位置する外縁測温部であり、また測温部23〜28のうち測温部25〜28は、ロータ5の径方向の内縁部に位置する内縁測温部である。   Of the temperature measuring units 23 to 28 shown in FIG. 5, the temperature measuring units 23 and 24 are outer edge temperature measuring units located at the outer edge in the radial direction of the rotor 5, and the temperature measuring units 23 to 28 are temperature measuring units. The parts 25 to 28 are inner edge temperature measuring parts located at the radially inner edge part of the rotor 5.
しかも、図5に示すように、光ファイバ22は、ロータ回転方向から見て、つまり永久磁石4の内面4eまたは外面4fと直交する方向から見て、長円形状で、かつロータ出力軸側とロータ反出力軸側とにおいて略均等になるよう配索されており、これにより測温部23〜28を備えた光ファイバ22が不均等な遠心力ストレスを受けにくく、測温精度を確保するよう構成している。なお、図5において、CLは出力軸11、回転軸12の中心線である。   Moreover, as shown in FIG. 5, the optical fiber 22 has an oval shape when viewed from the rotor rotation direction, that is, when viewed from the direction orthogonal to the inner surface 4 e or the outer surface 4 f of the permanent magnet 4, and the rotor output shaft side. The optical fiber 22 provided with the temperature measuring sections 23 to 28 is less likely to be subjected to unequal centrifugal stress and ensures temperature measurement accuracy. It is composed. In FIG. 5, CL is the center line of the output shaft 11 and the rotation shaft 12.
このように、上記実施例の電動モータの温度計測装置は、測温部23〜28として離間した複数のファイバブラッググレーティング部(FBGセンサ21A,21B,21E〜21H参照)を有する光ファイバ22が、ロータ5内部でロータ回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部14内に配索されて、上記測温部23〜28が接する箇所の温度が光情報(光の波長変化参照)として取得される電動モータの温度計測装置であって、上記光ファイバ22は所定距離毎に上記測温部23〜28を有し、上記光ファイバ22をロータ5の軸方向一端から永久磁石4外部の永久磁石収容孔部14内に引込むと共に、複数の測温部23〜28が該永久磁石4外部の所望位置に配置されるよう当該永久磁石4の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索されたものである(図4,図5参照)。   Thus, in the temperature measuring device for the electric motor of the above embodiment, the optical fiber 22 having a plurality of fiber Bragg grating portions (see FBG sensors 21A, 21B, 21E to 21H) separated as the temperature measuring portions 23 to 28 is provided. Electricity is routed in the permanent magnet housing hole 14 extending in the rotor rotation axis direction inside the rotor 5 and the temperature at the location where the temperature measuring units 23 to 28 are in contact is obtained as optical information (see wavelength change of light). A temperature measuring device for a motor, wherein the optical fiber 22 has the temperature measuring parts 23 to 28 at predetermined distances, and the optical fiber 22 is connected to a permanent magnet housing hole outside the permanent magnet 4 from one end in the axial direction of the rotor 5. The plurality of temperature measuring units 23 to 28 are drawn into the portion 14 and a plurality of loops are drawn along the rectangular plane of the permanent magnet 4 so that the temperature measuring portions 23 to 28 are arranged at desired positions outside the permanent magnet 4. Those which are searched (see FIGS. 4 and 5).
この構成によれば、光ファイバ22の構造上、測温部23〜28相互間の間隔が広くても、上記光ファイバ22を永久磁石4の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索したので、複数の測温部23〜28が永久磁石4外部の所望位置に配置され、当該所望位置の温度計測を行なうことができると共に、温度分布をも測定することができるうえ、光信号の劣化を抑制することができる。   According to this configuration, the optical fiber 22 is arranged so as to draw a plurality of loops along the rectangular plane of the permanent magnet 4 even if the interval between the temperature measuring units 23 to 28 is wide due to the structure of the optical fiber 22. As a result, the plurality of temperature measuring units 23 to 28 are arranged at desired positions outside the permanent magnet 4 and can measure the temperature at the desired position, and can also measure the temperature distribution, and the optical signal. Can be prevented.
因に、光ファイバは波長干渉を防ぐためファイバブラッググレーティング部相互間の間隔が、一般的にロータ軸方向の全長よりも広く、光ファイバを単に永久磁石に対して1周回構造で配索するのみでは、測温部を複数の所望位置に配置することが困難であるが、上記構成により複数の測温部23〜28を永久磁石4外部の所望位置に配置することが達成されたものである。   By the way, in order to prevent wavelength interference in optical fibers, the distance between fiber Bragg grating portions is generally wider than the total length in the rotor axial direction, and the optical fiber is simply wired in a single turn structure with respect to the permanent magnet. Then, although it is difficult to arrange | position a temperature measuring part in several desired positions, arranging the several temperature measuring parts 23-28 in the desired position outside the permanent magnet 4 by the said structure was achieved. .
この発明の一実施形態においては、上記光ファイバ22は、ロータ回転方向から見て長円形状で、かつロータ出力軸側とロータ反出力軸側とにおいて略均等になるよう配索されたものである(図5参照)。   In one embodiment of the present invention, the optical fiber 22 has an oval shape when viewed from the rotor rotation direction, and is arranged so as to be substantially equal on the rotor output shaft side and the rotor opposite output shaft side. Yes (see FIG. 5).
この構成によれば、光ファイバ22をロータ出力軸側とロータ反出力軸側とにおいて略均等になるよう配索したので、測温部23〜28を備えた光ファイバ22が不均等な遠心力ストレスを受けにくく、測温精度を確保することができる。   According to this configuration, since the optical fiber 22 is routed so as to be substantially uniform on the rotor output shaft side and the rotor counter-output shaft side, the optical fiber 22 including the temperature measuring units 23 to 28 has an uneven centrifugal force. Resisting to stress and ensuring temperature measurement accuracy.
この発明の一実施形態においては、上記光ファイバ22は、上記永久磁石4の表面または上記永久磁石収容孔部14の内壁に接着固定されると共に、上記光ファイバ22のロータ端面からロータ外部に導出された渡り部22b,22cが、ロータ端面に接着固定されたものである(図4,図5参照、但し、渡り部22b,22cの接着固定構造については図示省略している)。   In one embodiment of the present invention, the optical fiber 22 is bonded and fixed to the surface of the permanent magnet 4 or the inner wall of the permanent magnet housing hole 14 and led out of the rotor end surface of the optical fiber 22 to the outside of the rotor. The bridge portions 22b and 22c thus formed are bonded and fixed to the rotor end surface (see FIGS. 4 and 5; however, the bonding and fixing structure of the bridge portions 22b and 22c is not shown).
この構成によれば、永久磁石収容孔部14内に位置する光ファイバ22と、ロータ端面からロータ外部に導出された光ファイバ22の渡り部22b,22cとを、何れも接着固定したので、ロータ5の高速回転によって光ファイバ22が振動するのを防止することができ、高調波ノイズの発生を防ぐことができる。   According to this configuration, the optical fiber 22 positioned in the permanent magnet housing hole 14 and the transition portions 22b and 22c of the optical fiber 22 led out of the rotor from the rotor end face are both bonded and fixed. It is possible to prevent the optical fiber 22 from vibrating due to the high-speed rotation of 5, and to prevent generation of harmonic noise.
図7(a)は永久磁石に対する光ファイバの配索構造の他の実施例を示す斜視図、図7(b)は、図7(a)の構造を出力軸先端側から見た状態で示す説明図である。   FIG. 7A is a perspective view showing another embodiment of the optical fiber routing structure with respect to the permanent magnet, and FIG. 7B shows the structure of FIG. 7A as viewed from the front end side of the output shaft. It is explanatory drawing.
図7に示すこの実施例においては、永久磁石収容孔部14は、永久磁石4の一対の略対角線上に位置する光ファイバ挿通部14c,14d,14e,14fを備えている。これらの各光ファイバ挿通部14c〜14fはフラックスバリアを兼ねるものである。   In this embodiment shown in FIG. 7, the permanent magnet accommodation hole portion 14 includes optical fiber insertion portions 14 c, 14 d, 14 e, 14 f located on a pair of substantially diagonal lines of the permanent magnet 4. Each of these optical fiber insertion portions 14c to 14f also serves as a flux barrier.
同図に示すように、永久磁石4の内周側端面4c側に光ファイバ挿通部14c,14eを設け、永久磁石4の外周側端面4d側に光ファイバ挿通部14d,14fを設けると共に、これらの各光ファイバ挿通部14c〜14fをロータ5の軸方向全長にわたって貫通形成している。
ここで、光ファイバ挿通部14cと14dとが永久磁石4の一方の略対角線上に位置しており、光ファイバ挿通部14eと14fとが永久磁石4の他方の略対角線上に位置している。
As shown in the figure, optical fiber insertion portions 14c and 14e are provided on the inner peripheral side end surface 4c side of the permanent magnet 4, and optical fiber insertion portions 14d and 14f are provided on the outer peripheral side end surface 4d side of the permanent magnet 4. These optical fiber insertion portions 14 c to 14 f are formed through the entire length of the rotor 5 in the axial direction.
Here, the optical fiber insertion portions 14 c and 14 d are located on one approximately diagonal line of the permanent magnet 4, and the optical fiber insertion portions 14 e and 14 f are located on the other approximately diagonal line of the permanent magnet 4. .
光ファイバ22はファイバブラッググレーティング部としてのFBGセンサ21J,21K,21L,21M,21N,21O,21P,21Qを離間して有すると共に、これらFBGセンサ21J〜21Qのうち永久磁石4の内周側端面4cおよび外周側端面4dに接する箇所のみが、測温部41,42,43,44に設定されている。   The optical fiber 22 has FBG sensors 21J, 21K, 21L, 21M, 21N, 21O, 21P, and 21Q as fiber Bragg grating portions apart from each other, and among these FBG sensors 21J to 21Q, end faces on the inner peripheral side of the permanent magnet 4 Only the portions in contact with 4c and the outer peripheral side end face 4d are set in the temperature measuring portions 41, 42, 43, and 44.
図7に示すように、上述の光ファイバ22を、ロータ5の軸方向一端から永久磁石収容孔部14内に引込み、該光ファイバ22を、光ファイバ挿通部14c、ロータ5の軸方向他端外部、光ファイバ挿通部14d、ロータ5の軸方向一端外部、光ファイバ挿通部14e、ロータ5の軸方向他端外部、光ファイバ挿通部14f、ロータ5の軸方向一端外部、光ファイバ挿通部14cの順に取り回し、複数の測温部41,42,43,44が永久磁石4外部の所望位置に配置されるよう当該永久磁石4の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索したものである。   As shown in FIG. 7, the above-described optical fiber 22 is drawn into the permanent magnet housing hole 14 from one axial end of the rotor 5, and the optical fiber 22 is inserted into the optical fiber insertion portion 14 c and the other axial end of the rotor 5. External, optical fiber insertion portion 14d, one end in the axial direction of the rotor 5, optical fiber insertion portion 14e, outer end in the axial direction of the rotor 5, optical fiber insertion portion 14f, one end in the axial direction of the rotor 5, optical fiber insertion portion 14c The temperature measuring units 41, 42, 43, 44 are arranged so as to draw a plurality of loops along the rectangular plane of the permanent magnet 4 so that the temperature measuring units 41, 42, 43, 44 are arranged at desired positions outside the permanent magnet 4. It is.
この実施例では、図7(b)に示すように、上述の取り回し構造により、永久磁石4のロータ出力軸方向の端面側から見て、光ファイバ22がたすき掛け状となるよう配索されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 7 (b), the optical fiber 22 is routed so as to form a hanging shape when viewed from the end face side of the permanent magnet 4 in the rotor output axis direction by the above-described routing structure. Yes.
図7(a)においても、図示の便宜上、FBGセンサ21J〜21Qを黒丸で示しており、また同図において光ファイバ22は、その中心線のみを示している。   Also in FIG. 7A, for convenience of illustration, the FBG sensors 21J to 21Q are indicated by black circles, and in the same figure, the optical fiber 22 indicates only the center line thereof.
このように、図7で示した実施例においては、上記永久磁石収容孔部14は、上記永久磁石4の一対の略対角線上に位置する光ファイバ挿通部14c,14d,14e,14fを備え、上記光ファイバ22は、上記光ファイバ挿通部14c〜14fに挿通されると共に、上記永久磁石4のロータ出力軸方向またはロータ反出力軸方向の端面側から見て(この実施例では、ロータ出力軸方向の端面側から見て)たすき掛け状となるよう配索されたものである(図7参照)。   As described above, in the embodiment shown in FIG. 7, the permanent magnet housing hole portion 14 includes optical fiber insertion portions 14 c, 14 d, 14 e, 14 f located on a pair of substantially diagonal lines of the permanent magnet 4, The optical fiber 22 is inserted into the optical fiber insertion portions 14c to 14f, and is viewed from the end face side of the permanent magnet 4 in the rotor output shaft direction or the rotor opposite output shaft direction (in this embodiment, the rotor output shaft). It is routed so as to form a hooked shape (see from the end face side of the direction) (see FIG. 7).
この構成によれば、たすき掛け状の配索構造により、複数ループの周回数が少なくても、測温部41〜44をロータ5内の所望位置に配置することができる。   According to this configuration, the temperature measuring sections 41 to 44 can be arranged at desired positions in the rotor 5 even if the number of times of the loops is small due to the rack-like arrangement structure.
図7で示した実施例においても、その他の構成、作用、効果については、図1〜図6で示した先の実施例とほぼ同様であるから、図7において、前図と同一の部分には、同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。   Also in the embodiment shown in FIG. 7, other configurations, operations, and effects are almost the same as those in the previous embodiment shown in FIGS. 1 to 6. Are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この発明の構成と、上述の実施例の対応において、
この発明のファイバブラッググレーティング部は、実施例のFBGセンサ21A〜21H,21J〜21Qに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
In the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The fiber Bragg grating portion of the present invention corresponds to the FBG sensors 21A to 21H and 21J to 21Q of the embodiments.
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment.
例えば、図5,図7で示した実施例においては、光ファイバ22の配索に際して、該光ファイバ22をまずインサイド挿通孔14b(または永久磁石4の内周側に位置する光ファイバ挿通部14c)から引込んだ後にループ状に配索したが、これに代えて、光ファイバ22をまずアウタサイド挿通孔14a(または永久磁石4の外周側に位置する光ファイバ挿通部14d又は14f)から引込んだ後にループ状に配索する構造を採用してもよく、電動モータは三相交流同期モータに限定されるものではない。   For example, in the embodiment shown in FIGS. 5 and 7, when the optical fiber 22 is routed, the optical fiber 22 is first inserted into the inside insertion hole 14 b (or the optical fiber insertion portion 14 c positioned on the inner peripheral side of the permanent magnet 4). However, instead of this, the optical fiber 22 is first drawn from the outer side insertion hole 14a (or the optical fiber insertion portion 14d or 14f located on the outer peripheral side of the permanent magnet 4). After that, a structure in which a loop is arranged may be adopted, and the electric motor is not limited to a three-phase AC synchronous motor.
以上説明したように、本発明は、測温部として離間した複数のファイバブラッググレーティング部を有する光ファイバが、ロータ内部でロータ回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部内に配索されて、上記測温部が接する箇所の温度が光情報として取得される電動モータの温度計測装置について有用である。   As described above, according to the present invention, an optical fiber having a plurality of fiber Bragg grating parts spaced apart as temperature measuring parts is routed in a permanent magnet accommodating hole extending in the rotor rotation axis direction inside the rotor, and the above-described measurement is performed. This is useful for a temperature measuring device for an electric motor in which the temperature at a location where the warming portion is in contact is acquired as optical information.
4…永久磁石
5…ロータ
14…永久磁石収容孔部
14c〜14f…光ファイバ挿通部
21A〜21H、21J〜21Q…FBGセンサ(ファイバブラッググレーティング部)
22b,22c…渡り部
23〜28、41〜44…測温部
4 ... Permanent magnet 5 ... Rotor 14 ... Permanent magnet accommodation hole 14c-14f ... Optical fiber insertion part 21A-21H, 21J-21Q ... FBG sensor (fiber Bragg grating part)
22b, 22c ... Crossing part 23-28, 41-44 ... Temperature measuring part

Claims (4)

  1. 測温部として離間した複数のファイバブラッググレーティング部を有する光ファイバが、ロータ内部でロータ回転軸方向に延びる永久磁石収容孔部内に配索されて、上記測温部が接する箇所の温度が光情報として取得される電動モータの温度計測装置であって、
    上記光ファイバは所定距離毎に上記測温部を有し、
    上記光ファイバをロータの軸方向一端から永久磁石外部の永久磁石収容孔部内に引込むと共に、
    複数の測温部が該永久磁石外部の所望位置に配置されるよう当該永久磁石の矩形状平面に沿って複数のループを描くよう配索されたことを特徴とする
    電動モータの温度計測装置。
    An optical fiber having a plurality of fiber Bragg grating parts spaced apart as a temperature measuring part is routed in a permanent magnet accommodating hole extending in the rotor rotation axis direction inside the rotor, and the temperature at the point where the temperature measuring part contacts is optical information. A temperature measuring device for an electric motor obtained as
    The optical fiber has the temperature measuring unit for each predetermined distance,
    While drawing the optical fiber from the axial end of the rotor into the permanent magnet housing hole outside the permanent magnet,
    A temperature measuring device for an electric motor, wherein a plurality of temperature measuring sections are arranged so as to draw a plurality of loops along a rectangular plane of the permanent magnet so as to be arranged at a desired position outside the permanent magnet.
  2. 上記光ファイバは、ロータ回転方向から見て長円形状で、かつロータ出力軸側とロータ反出力軸側とにおいて略均等になるよう配索された
    請求項1に記載の電動モータの温度計測装置。
    2. The temperature measuring device for an electric motor according to claim 1, wherein the optical fiber has an oval shape when viewed from the rotor rotation direction, and is arranged so as to be substantially even on the rotor output shaft side and the rotor opposite output shaft side. .
  3. 上記光ファイバは、上記永久磁石の表面または上記永久磁石収容孔部の内壁に接着固定されると共に、上記光ファイバのロータ端面からロータ外部に導出された渡り部が、ロータ端面に接着固定された
    請求項1または2に記載の電動モータの温度計測装置。
    The optical fiber is bonded and fixed to the surface of the permanent magnet or the inner wall of the permanent magnet housing hole, and the transition portion led out of the rotor from the rotor end surface of the optical fiber is bonded and fixed to the rotor end surface. The temperature measuring apparatus for an electric motor according to claim 1 or 2.
  4. 上記永久磁石収容孔部は、上記永久磁石の一対の略対角線上に位置する光ファイバ挿通部を備え、
    上記光ファイバは、上記光ファイバ挿通部に挿通されると共に、上記永久磁石のロータ出力軸方向またはロータ反出力軸方向の端面側から見てたすき掛け状となるよう配索された
    請求項1〜3の何れか一項に記載の電動モータの温度計測装置。
    The permanent magnet accommodation hole includes an optical fiber insertion portion positioned on a pair of substantially diagonal lines of the permanent magnet,
    The optical fiber is inserted into the optical fiber insertion portion and wired so as to form a stalk when viewed from an end surface side of the permanent magnet in the rotor output shaft direction or the rotor anti-output shaft direction. The temperature measuring apparatus for an electric motor according to any one of claims 3 to 4.
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