JPH02311144A

JPH02311144A - 巻線の絶縁劣化診断方法及び回転電機

Info

Publication number: JPH02311144A
Application number: JP1131515A
Authority: JP
Inventors: Toru Taguchi; 徹田口; Yuji Mizutani; 雄二水谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1990-12-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は光ファイバー感圧センサを利用した巻線の絶縁
劣化診断方法及び回転電機に関する（従来の技術）例えば回転電機の巻線においては、巻線の表面や素線間
１層間に、例えば絶縁フェス等からなる絶縁層を形成し
ている。この場合、使用を続けるに伴い、主に熱や機械
的応力によって絶縁層が変質あるいは変形することによ
り、巻線の絶縁が劣化することが避けられない事情があ
る。このため、巻線の寿命等の判断のために、巻線の絶
縁劣化の進行状態を診断することが必要となる。

このような絶縁劣化の状態を診断する方法としては、破
壊法と称される、巻線の絶縁層の絶縁破壊特性や機械的
強度の測定を行う方法があった。

しかし、この破壊法では、比較的精度の高い診断ができ
るものの、測定により巻線の絶縁層が破壊されるので、
使用中の回転電機の巻線の絶縁劣化を継続的に診断する
ことができない欠点がある。

二のため、一般には、巻線の絶縁抵抗を継続的に測定す
る方法や、絶縁層内に温度センサを埋め込み温度を継続
的に測定する方法が行われている。

（発明が解決しようとする課８）上述の巻線の絶縁抵抗を継続的に測定する方法では、巻
線への塵埃等の異物の付着による絶縁劣化の状態の診断
に有効なものであり、また、温度を測定する方法では、
熱による絶縁劣化の状態を推定するものであった。とこ
ろが、特に起動頻度の高い回転電機では、異物の付着や
熱による絶縁劣化の他に、巻線に加わる振動等の機械的
応力が絶縁劣化に大きく影響する。これに対し、上記両
方法では、振動等の機械的要因による絶縁劣化状態の診
断を行うものではなかった。

また、回転電機全体の振動を測定することも行われてい
たが、これは、巻線自体の振動を測定するものではなく
、軸受や回転子の機械的な劣化を監視するものであり、
絶縁劣化の診断にはほとんど効果がなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第一の
目的は、巻線に加わる振動等の機械的応力を直接的しか
も容品に測定することができて、確実に絶縁劣化状態を
診断することができる巻線の絶縁劣化診断方法を提供す
るにある。そして、本発明の第二の目的は、上記方法を
効果的に具体化でき、絶縁劣化を継続的に監視できる回
転電機を提供するにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の巻線の絶縁劣化診断方法は、歪に応じて光透過
量が変化する光ファイバー感圧センサを巻線の絶縁層内
に埋め込むように設け、前記光ファイバー感圧センサ内
を透過する光量の損失値に基づいて絶縁劣化状態を診断
するところに特徴を有する。

そして、本発明の回転電機は、巻線の絶縁層内に、歪に
応じて光透過量が変化する光ファイバー感圧センサを埋
め込むように設けたところに特徴を有する。

また、歪に応じて光透過量が変化する光ファイバー感圧
センサを巻線の絶縁層内に埋め込むように設けると共に
、この光ファイバー感圧センサの両端部に設けられる発
光素子及び受光素子を、フレーム外に取付けた端子箱内
に位置させるようにすれば効果的である。

（作用）巻線に振動等の機械的応力が加わると、その応力に応じ
て、絶縁層内に埋め込むように設けられた光ファイバー
感圧センサが歪むようになる。

光ファイバー感圧センサはその歪みに応じて光透過量が
変化するから、この光ファイバー感圧センサ内を透過す
る光量の損失値を測定することにより、振動等の機械的
応力に起因する巻線の絶縁劣化を診断することができる
。

従って、上記方法によれば、振動等の機械的応力に起因
する巻線の絶縁劣化を直接的でしかも容゛易に診断する
ことがで酋る。

そして、本発明の回転電機によれば、光ファイバー感圧
センサを巻線の絶縁層内に埋め込むように設ける。こと
により、振動等の機械的応力に起因する巻線の絶縁劣化
を、起動時、停止時にかかわらず継続的に診断すること
ができる。

また、発光素子及び受光素子をフレーム外に取付けた端
子箱内に位置させれば、これら発光素子及び受光素子は
、巻線の温度上昇による熱の影響を受けにくくなる。

（実施例）以下本発明の一実施例について、第１図乃至第３図を参
照して説明する。

第１図は本実施例に係る回転電機の要部構成を概略的に
示したもので、１は巻線であり、これは、第２図に示す
ようにマグネットワイヤ２を巻回したものに例えば絶縁
ワニス等により絶縁処理を施して絶縁層３を形成した状
態で、図示しない固定子鉄心に収納されている。また、
巻線１の相間には相間絶縁物４が設けられている。

さて、この巻線１の絶縁層３内には、光ファイバー感圧
センサ５が埋め込むように設けられている。この場合、
光ファイバー感圧センサ５は、マグネットワイヤ２の巻
回時に、両端部分を除く部位が該マグネットワイヤ２に
沿うようにして略−回転巻回されて巻線１内に巻き込ま
れ、この後絶縁処理が施されることにより、絶縁層３内
に埋め込まれるようになる。尚、この光ファイバー感圧
センサ５としては、例えばプリジストン■製のゴム光フ
ァイバー感圧センサ「オーネス」等がある。

そして、この光ファイバー感圧センサ５の両端部５ａ、
５ｂは、図示しないフレーム外に取付けられた端子箱６
内に導出され、この端子箱６内に位置して、一方の端部
５ａには発光素子７が、他方の端部５ｂには受光素子８
が設けられている。

発光素子７は光ファイバー感圧センサ５内に所定強さの
光を送出し、受光素子８は光ファイバー感圧センサ５を
透過した光を受けてその強度に応じた電圧で電気信号を
出力するようになっている。

そして、受光素子８からの出力信号は光ファイバー用ア
ンプ９により増幅されて診断部１０に入力されるように
なっている。この診断部１０は、Ｖ！コンバータ１１．
積算計１２．異常値判定回路１３及び劣化表示回路１４
から構成されている。

異常値判定回路１３は、前記光ファイバー用アンプ９か
ら人力された信号電圧が所定の異常レベルＡ以下にある
かどうかの判定信号を劣化表示回路１４に出力する。ま
た、ｖ！コンバータ１１は前記先ファイバー用アンプ９
からの出力電圧を電流変換すると共に、極性変換してバ
イアスをかけ積算計１２に出力するようになっている。

積算計１２は、その信号を時間積算して、この積算値が
判定レベルＢを越えたかどうかの判定信号を劣化表示回
路１４に出力するようになっている。劣化表示回路１４
は、前記異常値判定回路１３及び積算、計１２からの判
定信号に基づいて、両者共正常を判定したときには正常
の表示を行い、少なくとも一方が異常を判定したときに
は異常の表示を行うと共に警報を発するように構成され
ている。

次に上記構成の作用について説明する。

発光索子７から放出された光は、光ファイバー感圧セン
サ５内を透過して受光素子８に達する。

このとき、巻線１に応力が加えられていない場合には、
光ファイバー感圧センサ５に歪みがなく所定の光量が透
過するから、先ファイバー用アンプ９は所定レベルＣｌ
７）電圧で電気信号を出力する。

そして、例えば回転電機の駆動時の起動や停止に伴い、
巻線１に振動等の機械的応力が加わると、その応力の大
きさに応じて光ファイバー感圧センサ５に歪が生ずる。

このとき、その歪の大きさに応じて光ファイバー感圧セ
ンサ５の光透過量が変化即ち減少するから、先ファイバ
ー用アンプ９から出力される電圧の大きさも小さくなる
。そして、巻線１への機械的応力が取除かれると、光フ
ァイバー感圧センサ５の歪がなくなり元の電圧値に戻る
。従って、回転電機の起動、停止に伴い光ファイバー用
アンプ９から出力される電圧値は、例えば第３図（ａ）
に示すように変動する。この場合、電圧の低下した大き
さは、光ファイバー感圧センサ５を透過する光量の損失
値に対応する。異常値判定回路１３は、この電圧値を、
予め経験的あるいは実験的に設定された異常レベルＡと
比較して、判定信号を劣化表示回路１４に出力する。従
って、光ファイバー用アンプ９から出力される電圧値が
異常レベルＡ以下まで低下した時、即ち、巻線１に異常
に大きな機械的応力が加わって光ファイバー感圧センサ
５の光透過量が異常に低下した時には、劣化表示回路１
４がその旨を表示し警報を発する。

一方、前記光ファイバー用アンプ９から出力される電圧
値は、ｖ夏コンバータ１１により電流変換されると共に
、極性変換されさらには所定のバイアスがかけられ、第
３図（ｂ）に示すように、積算計１２にてその信号電流
値が時間積算される。

積算計１２は、この積算値を、予め経験的あるいは実験
的に設定された判定レベルＢと比較して判定信号を劣化
表示回路１４に出力する。従って、積算計１２は言わば
巻線１に加えられた機械的応力の累積値を検出でき、そ
の積算応力が所定値となった時に、劣化表示回路１４が
その旨を表示し警報を発する。

以て、診断部１０は、巻線１に加えられる機械的な応力
の瞬時値及び積算値を直接的に検出して、巻１１！１の
機械的応力に起因する絶縁劣化を診断し、巻線１の寿命
等の判断を確実に行う。

また、発光素子７及び受光素子８は、フレーム外の端子
箱６内に設けているので、これら画素子７．８は巻線１
の発熱や温度変化の影響を受けにくくなっている。

このように本実施例によれば、巻線１の絶縁層３内に歪
に応じて光透過量が変化する光ファイバー感圧センサ５
を埋め込むように設けることにより、巻線自体の振動を
直接的には測定することができなかった従来のものと異
なり、巻線１に加えられる機械的な応力を直接的に検出
することができる。従って、振動等の機械的応力に起因
する巻線１の絶縁劣化を継続的に診断することができる
ものである。しかも、先ファイバー感圧センサ５を用い
たことにより、巻線１内への配設もＢ　ｔｉｔで、絶縁
層３を破壊することなく容易に応力を検出することがで
き、さらには熱にも強く電磁的なノイズにも影響されな
いので、信頼性が高く確実に絶縁劣化状態を診断するこ
とができる。

また、発光素子７及び受光素子８を発熱や温度変化の影
響を受けにくいフレーム外の端子箱６内に設けたことに
より、応力検出の精度がより向上すると共に、画素子７
，８の寿命も長くなり長期にわたって安定的な絶縁劣化
診断を行うことができるものである。

そして、特に本実施例では、診断部１０に異常判定回路
１３と積算計１２とを設け、巻線１に加えられる機械的
な応力の瞬時値及び積算値に基づいて、絶縁劣化の診断
を行うようにしたので、巻線１の絶縁劣化の進行状態だ
けでなく、これと共に瞬間的に加わる異常な応力の検出
もできる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例
えば本発明の他の実施例を示す第４図のように、型巻き
コイル１５により構成された巻線１６にも適用でき、こ
の場合、コイルエンド部の層間の絶縁層１７に光ファイ
バー感圧センサ１８を埋め込むように設けても良い。

その他、例えば光ファイバー感圧センサを埋め込む位置
については種々の変形例が考えられる等、本発明は要旨
を逸脱しない範囲内で適宜変更しマ実施し得る。

［発明の効果コ本発明は、以上の説明にて明らかなように、次のような
優れた効果を奏する。

即ち、請求項１の発明によれば、巻線に加わる振動等の
機械的応力を直接的しかも容易に測定することができて
、確実に絶縁劣化状態を診断することができる。

請求項２の発明によれば、振動等の機械的応力に起因す
る巻線の絶縁劣化を、起動時、停止時にかかわらず継続
的に診断することができる回転電機を提供することがで
きる。

請求項３の発明によれば、精度良く且つ長期にわたって
安定的に巻線の絶縁劣化状態を診断することができる回
転電機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は要部の概略的な構成を示す図、［２図は巻線の断
面図、第３図は光ファイバー用アンプ９から出力値と判
定のレベルとの関係を示す特性図であり、第４図は本発
明の他の実施例を示す第２図相当図である。図面中、１．１６は巻線、３，１７は絶縁層、５．１８
は光ファイバー感圧センサ、６は端子箱、７は発光素子
、８は受光素子、１０は診断部を示す。代理人　弁理士　　間近　　憲佑同　　　第子丸　健

Claims

【特許請求の範囲】１、歪に応じて光透過量が変化する光ファイバー感圧セ
ンサを巻線の絶縁層内に埋め込むように設け、前記光フ
ァイバー感圧センサ内を透過する光量の損失値に基づい
て絶縁劣化状態を診断することを特徴とする巻線の絶縁
劣化診断方法。２、巻線の絶縁層内に、歪に応じて光透過量が変化する
光ファイバー感圧センサを埋め込むように設けたことを
特徴とする回転電機。３、巻線の絶縁層内に埋め込むように設けられ歪に応じ
て光透過量が変化する光ファイバー感圧センサと、この
光ファイバー感圧センサの両端部に設けられた発光素子
及び受光素子とを具備し、その発光素子及び受光素子は
フレーム外に取付けた端子箱内に位置して設けられてい
ることを特徴とする回転電機。