JPS5831633B2 - 回転体の無接触式信号取り出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、回転体の物理現象を電気信号に変換した上
で外部に無接触で取り出す装置に関するものである。

従来、この種の装置として一般に知られているものを第
１図にブロック図で示す。

この装置は、回転体例えば回転電機の回転子（一点鎖線
で示す）の物理現象例えば温度、圧力、応力、振動等を
計測、記録するために、所要の物理現象を電気信号に変
換するセンサ１を有する。

このセンサ１からの電気信号は、センサアンプ２で必要
な大きさの信号に増幅され、ＦＭ変調器３で周波数変調
され、そして送信機４で送信電波にのせられた後、送信
アンテナ５から送信される。

これらの機器ｌ〜５は全部第１図に示すように回転子に
装着され、同様に回転子に装着された水銀電池のような
電池６から必要な電力が供給される。

送信アンテナ５から送信された送信電波は、受信側の受
信アンテナｒでまず受信される。

その後、選局回路８で所定のセンサに相当する送信電波
を選び出し、そして復調回路９で元の電気信号に変換し
戻した後、各種の計測／記録装置１０で計測、記録する
。

ところで、このような従来の装置には、電源として電池
を使用するので長期間の使用に耐えないこと、多点計測
等におけるスキャナー等の複雑な処理が出来ないこと、
検出した電気信号を電波にのせることから実際のレベル
変調幅が狭くなり分解能が悪くなること、パワーがとれ
ないための雑音処理が出来ないこと等の欠点があった。

そこで、この発明は、上述したような欠点を解消するた
め、多相電機子巻線および複数直流定電圧ユニットから
成る電源供給装置を回転子に装着するとともに、この回
転子の回転数が変化しても多相電機子巻線に発生する交
流電圧が一定になるように電源供給装置を制御する制御
装置を固定子に装着し、電光、／光電変換素子を使用し
て周波数変換された信号をそのまま無接触で伝達させる
ことにより、従来の送受信機を必要としない、回転体の
無接触式信号取り出し装置を提供しようとするものであ
る。

第２図はこの発明に係る回転体の無接触式信号取り出し
装置の一実施例を示す。

この発明では、第１図に示したような電池６０代りに、
回転子に装着された電源供給装置２０を使用する。

この電源供給装置２０は、複数の交流電圧を発生する多
相電機子巻線２１（−例として６相電機子巻線を示す）
と、多相電機子巻線２１の各巻線端子および中性点に接
続されて、多相電機子巻線２１が発生した複数の交流電
圧を直流電圧に変換するとともに定電圧化する複数直流
定電圧ユニット２２とから成る。

なお、多相電機子巻線にするのは電源フィルタを小形に
するためである。

上述したように、回転子の回転数が変化しても多相電機
子巻線に発生する交流電圧が一定になるように電源供給
装置を制御するための制御装置３０は、回転子の端部突
起に設けられた回転数検出用スリット板３１をはさんで
互に対向するように固定子に装着された回転数検出用の
光源３２および受光器３３と、この受光器３３へ電気的
に接続され受光器３３が検出した、回転子の回転数に相
当する周波数を電圧に変換する周波数／電圧（Ｆ／Ｖ
）変換器３４と、このＦ／Ｖ変換器３４からの電圧によ
り界磁電流供給部３５を介して界磁巻線３６に流れる界
磁電流を制御する界磁制御回路３γとを備える。

なお、これらの機器３２〜３γは第２図に示すように固
定子に装着されている。

今回転子が低速で回転しているとすれば、光源３２から
発しスリット板３１を通して受光器３３で受光される光
量は少なく、従ってＦ／Ｖ変換器３４の出力電圧は低い
。

界磁制御回路３１は、この低電圧から界磁巻線３６に流
れる界磁電流を増大させ、従って磁界を強めるような制
御を行なう。

逆に、回転子が高速で回転する場合には、受光器３３で
受光される光量が多くなり、Ｆ／Ｖ変換器３４の出力電
圧力塙くなり、界磁制御回路３γぽ界磁巻線３６の界磁
電流を減少させ、従って界磁を弱めるような制御を行な
う。

このように、この発明では、上述した電源供給装置２０
および制御装置３０を使用するので、回転子の速度が低
速から高速まで変化しても、つまり回転子の回転数がど
のように変化しても、界磁電流を調整することにより電
機子の発生する交流電圧が常に一定になるように、従っ
て複数直流定電圧ユニットに加わる交流電圧が過度に高
くなったり低くなったりしないように制御する。

信号送り出し部４０は、第１図の装置と同様に回転子に
装着され、第１図に示したのと同様なセンサ１およびセ
ンサアンプ２を有し、更にセンサアンプ２の電気信号（
電圧）を周波数に変換する電圧／周波数（Ｖ／Ｆ ）変
換器４１．このＶ／Ｆ変換器４１の出力を増幅するアン
プ４２および変換された周波数で点滅される電光変換素
子例えば発光ダイオード４３を有する。

信号受は取り部５０は、第１図の装置と同様に固定子に
装着され、発光ダイオード４３の光の点滅信号を受けて
電気信号（周波数）に変換する光電変換素子例えば受光
トランジスタまたは受光ダイオード５１．この受光トラ
ンジスタ５１の電気信号を元の信号レベルに変換するＦ
／Ｖ変換器５２および第１図に示したのと同様な計測／
記録装置１０を有する。

第３図は、上述した発光ダイオード４３と受光トランジ
スタ５１の設置場所を示す。

発光ダイオード４３は、回転子軸端４４の中心線４５上
に設置される。

また、受光トランジスタ５１は、外部からの光および塵
が入らないようにカバー構造５３にした固定子上に、発
光ダイオード４３と対向して設置される。

このように回転子軸の中心端に光源を置くことにより、
小形の光源例えばコストの安い市販の発光ダイオードと
することができる。

以上の説明は１個のセンサを使用する例について述べた
が、次のような装置にもこの発明を実施することが可能
である。

（１）多点計測でセンサ、センサアンプおよびスキャナ
ーが装着されたもの。

（２）回転体異常検出装置を必要とする固定および可変
の回転機。

以上のこの発明によれば次のような効果がある。

（１）多点計測に必要な電源を確保出来るので、多数の
アンプ、スキャナーを装着出来る。

（２）周波数変換された信号をそのまま送り出すので、
レベルの分解能が高く、雑音に強いのみならず、精密な
計測を行なうことが出来る。

（３）低速から高速まで可変回転数の機械に応用出来る
。

（４）電源が永久電源であるので、連続運転される機械
の異常検出装置に使用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形の装置を示すブロック図、第２図はこの
発明の一実施例を示すブロック図、第３図は発光ダイオ
ードと受光トランジスタの装着法を例示するための第２
図一部の断面拡大図である。 図中１はセンサ、２はセンサアンプ、１０は計測／記録
装置、２０は電源供給装置、２１は多相電機子巻線、２
２は複数直流定電圧ユニット、３０は制御装置、３１は
スリット板、３２は光源、３３は受光器、３４はＦ／Ｖ
変換器、３５は界磁電流供給部、４０は信号送り出し部
、４１はＶ／Ｆ変換器、４２はアンプ、４３は発光ダイ
オード、４４は回転子軸端、４５は中心線、５０は信号
受は取り部、５１は受光トランジスタ、５２はＦ／Ｖ変
換器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転子に装着され、かつ複数の交流電圧を発生する
   多相電機子巻線およびこの多相電機子巻線へ接続されて
   上記複数の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電
   圧化する複数の直流定電圧を発生するユニットを有する
   電源供給装置と、前記回転子の端部突起に設けられた回
   転数検出用スリット板、このスリット板をはさんで互に
   対向するように固定子に装着された回転数検出用の光源
   および受光器を含むとともに前記固定子に装着され、か
   つ前記受光器の出力に接続されその出力である前記回転
   子の回転数に相当する周波数を電圧に変換する第１の周
   波数／電圧変換器、前記多相電機子巻線に磁界を供給す
   る界磁巻線、および前記第１の周波数／電圧変換器の出
   力電圧に基づいて前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御
   しひいては前記多相電機子巻線に発生する前記交流電圧
   が一定になるように制御する界磁制御回路を含む制御装
   置と、前記回転子に装着され、前記ユニットの各直流定
   電圧が印加され、かつ前記回転子に発生した物理現象を
   電気信号に変換するセンサ、このセンサからの電気信号
   を周波数に変換する電圧／周波数変換器およびこの電圧
   ／周波数変換器の出力に接続されその変換された周波数
   で点滅する電光変換素子を有する少なくとも１個の信号
   送り出し部と、前記固定子に装着され、前記電光変換素
   子からの光の点滅を受けて電気信号に変換する光電変換
   素子、この光電変換素子からの電気信号を元の信号レベ
   ルに変換する第２の周波数／電圧変換器およびこの第２
   の周波数／電圧変換器の出力に接続された計測／記録装
   置を有する少なくとも１個の信号量は取り部とを備えた
   回転体の無接触式信号取り出し装置。 ２ 電光変換素子を回転子の中心線上に置くとともに、
   光電変換素子を電光変換素子と対向してかつカバー構造
   とした固定子上に置いた特許請求の範囲第１項記載の回
   転体の無接触式信号取り出し装置。 ３ 電光変換素子が発光ダイオードである特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の回転体の無接触式信号取り
   出し装置。 ４ 光電変換素子が受光トランジスタまたは受光ダイオ
   ードである特許請求の範囲第１項または第２項記載の回
   転体の無接触式信号取り出し装置。