JPS5985921A - 回転子の表面温度分布測定装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、回転電機の内部にある回転子の表面温度分布
測定装置に係り、特に赤外線検出器を用いたものに関す
る。

〔従来技術〕

高速回転する発電機や電動機などの回転電機では、回転
子の局部過熱の発生は、異常振動あるいは絶縁破壊の原
因となる。特に大容量発電機などでは、異常発生に伴う
発電プラントの停止は経済的な損失が大きいので、異常
発生を早期に検出して事故に至らないようにする必要が
ある、回転子の局部過熱は、その表面温度分布を常時監
視できね−ば早期検出が可能であり、またそれに対する
処置も容易である。

ところで回転子は高速で回転しているため、その表面温
度分布を測定するには非接触で行うことが要求される。

物体の狭面温度を非接触で測定するものとしては、物体
表面から放射される赤外線の強さから温度を検出するい
わゆる赤外線検出器による方式がよ（知られている。し
かしこの方式は、測定すべき物体が直視できる箇所にし
か適用できず、回転電機の回転子のように外周を固定子
で包囲されているものの表面温度測定には不向きとされ
ていた。このため、回転子の表面温度分布を測定する装
置としてはこれまでのところ適当なものがなかったのが
実状である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点をな（し、
赤外線検出器を用いて固定子内にある回転子の表面温度
分布を測定する装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、固定子内で回転す
る回転子の表面温度分布を。測定するものにおいて、前
記固定子の内面に保持されていて前記回転子の表面から
放射される赤外線を光ファイバに入光して固定子外に導
出する導光手段と、この導光手段の入党部を軸方向に移
動させる走査手段と、前記導光手段によって固定子外に
導出された赤外線をその強さに応じた電気信号に変換す
る赤外線検出器と、前記回転子の回転に同期した信号を
作成する同期信号発生器と、前記電気信号及び同期信号
から軸方向及び周方向を座標軸とする平面内の各位置に
対応する温度信号を作成する信号処理手段と、この温度
信号を平面的に表示する温度分布表示手段とを具備する
ことを特徴とする、最近、赤外線（５〜１０μｍ帯）を
低損失で伝送できる光ファイバが開発されたので、本発
明はこれを用いて回転子表面の微小面積から放射される
赤外線を固定子外に導出し、赤外線検出器により検出す
るようにしている。また回転子の表面温度分布を２次元
的に求めるため、本発明は導光手段の入光部を回転子の
軸方向に移動させる走査手段と、回転子の周方向の起点
を示す同期信号の発生手段を設けている。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示す。

発電機などの回転電機１は、周知の如く回転子２及び固
定子３から構成されている。回転子２と固定子３０間の
空隙には、回転子表面から放射さｎる赤外線を固定子外
に導出する導光系４と、この導光系４を回転子軸方向に
移動させる走査機構５が設置されている。

導光系４は、入光部６と導光部７とから構成され、第２
図にその詳細が示されている。即ち、入光部６は回転子
２の表面に対し４５°の角度で設置されたミラー８と、
集光用のレンズ９と、これらを保持する筒体１０とから
構成されている。また導光部７は赤外線を低損失で伝送
する光ファイバ１１と、これを保護する削性のある被覆
体１２とから構成されている。前記筒体１０は被覆体１
２の先端に固着されている。導光部７は第１図に示すよ
うに回転子２の軸方向に延び、固定子３の端壁に設けら
れた穴を通って外部に導出さ詐ている。

また導光部７の固定外に出ている部分は、その被覆体を
可撓性のあるもので構成することが好ましンズ９で集光
されて光ファイバ１１に入り、固定子３の外部に導出さ
れる。

また走査機構５は、パルスモータの如き駆動装置１３と
、これによって回転する横送りねじ１４と、このねじ１
４に螺合して軸方向に移動する可動子１５とから構成さ
れている。横送りねじ１４は固定子３の内面に回転自在
に支承さｆている。

可動子１５付近の詳細は第３図に示しである。即ち、横
送りねじ１４に螺合する可動子１５は、前記導光系４の
入光部６を保持している。したがって、駆動装＃１４に
よって横送りねじ１４が回転すると、可動子１５によっ
て入党部６が軸方向に移動し、回転子２０表面を軸方向
に走査すること建なる。

第１図では導光部７と横送りねじ１４とが回転電機の径
方向に間隔をおいて平行配置した例が示されているが、
一般に回転子２と固定子３間の間隙は小さいので、この
両者は周方向に間隔をおいた平行配置とすることが望ま
しい。また、導光部Ｔと横送りねじ１４は固定子３の内
面に溝を設けてそこに収納するようにしてもよい。さら
に、導光部７の固定子３内に入る部分は剛性を有してい
るので、固定子３内には入光部６の軸方向ガイドのみを
設け、導光系４を移動させる走査機構は固定子３の外部
に設けるようにしてもよいっなお、回転子２と固定子３
間に設けられる導光系４及び走査機構５はその間の磁束
分布に悪影響を及ぼさないように非磁性体で構成される
。

導光系４で固定子外に伝送された赤外線は、赤外線検出
器１６で受光され、そこでその強さに応じた電気信号に
変換される。この電気信号は、導光系４が覗いている回
転子表面の微小領域の温度に比例するもので、プリアン
プ１７で増幅されて信号処理部１８に入力される。

一方、回転子２の周方向の位置を定める基準となる同期
信号を作成するため、回転軸１９には反射テープなどの
マーク２０が設けられると共に、その位置には回転軸１
９に光を当ててその反射光を検出する光電変換器などか
ら成る同期信号発生器２１が設置されている。つまり同
期信号発生器２１はマーク２０を検出する度に１つのパ
ルスを出力する。この同期信号は、前記信号処理部１８
に入力されると共に周波数てい倍器２２に入力される。

周波数てい倍器２２は、同期信号をてい倍して温度測定
のサンプリング周期を定めるサンプリングパルスを作成
する。このサンプリングツくルスも信号処理部１８に入
力さする。

信号処理部１８は、入力された同期信号に基づいて走査
制御部２３に走査信号を送出する。走査制御部２３はこ
の走査信号に応じて駆動装置１３を所定の回転数だけ回
転させる。つまり走査制御部２３は回転子２０回転速度
に対する入党部６の横送りの速度を定めるものであり、
これが軸方向の温度検出間隔となる。また信号処理部１
８は周波数てい倍器２２から入力されるサンプリングツ
くルスの周期でプリアンプ１７．からの温度信号を読ろ
取るっ周波数てい倍器２２の倍率がＭ倍であるとすると
、回転子１回転につきＭ回の温度信号の読み取りが行わ
れ、これが周方向の温度検出間隔となる。したがって検
出された温度信号は、横方向及び周方向を座標軸とする
平面内の各位置に対応する温度を示しているから、これ
をブラウン管などの表示部２４に出力し、温度分布を２
次元的に表示する。表示の方法としては、温度に対応す
る色を定めておいて、温度分布を色分は表示することな
どが考えられる。

第４図（イ）〜（ホ）は上記装置における各部の波形を
示したものである。第１図に記入されている（イ）（ロ
）に）（ホ）は第４図のそれらに対応する。（イ）は同
期信号発生器２１で発生する同期信号であり、回転子１
回転につき１パルスが信号処理部１８に入力される。（
ロ）は信号処理部１８から走査制御部２３へ出力される
走査信号であり、同期信号が入る度にオン・オフをくり
返す矩形波である。（ハ）は入光部６の軸方向の位置を
表わしており、（ロ））の信号がオンのときは入党部６
が軸方向に移動し、オフのときは停止することを示して
いる。つまりこの例では入党部６は回転子１回転毎に移
動・停止を（り返しながら軸方向に移動する。に）はプ
リアンプ１７から信号処理部１８に入力される電気信号
であり、赤外線の強さ即ち温度に応じた信号である。（
ホ）は周波数てい倍器２２から信号処理部１８に入力さ
するサンプリングパルスであり、このサンプリングパル
スが入った時にに）の温度信号の読み取りが行われる。

サンプリングパルスは（ロ）がオフの時つまり入光部６
が停止している時だけ信号処理部１８に入力されるよう
釦なっている。

したがって本実施例の温度分布測定装置は、入光部６が
停止している時、回転子２が１回転する間にＭ回の（周
方向にＭ箇所の）温度測定を行い、次の１回転の間は温
度測定を停止して入光部を軸方向に１ピツチだけ移動し
、さらに次の１回転の間にＭ回の温度測定を行う、とい
うことを（９返すことになる。したがって入光部６が回
転子２の一端から他端まで走査されると、回転子２０表
面の各点における温度が測定される。この各点の温度は
表示部２４に例えば第５図のように表示される。即ち表
示部２４は、横軸に軸方向の位置誉、縦軸に周方向の位
置をと９、温度を例えば高い方から赤（〜、黄（ハ）、
緑（Ｃ１、青０と色で区別して表示するようＫする。こ
のよう忙すｎば、どの位置に異常過熱が発生したかが一
目でわかるようになる。

第６図は第１図の装置における信号処理方法の他の例を
示している。第６図（イ）〜（ホ）は第４図（イ）〜（
ホ）にそれぞれ対応している。この例では、（ロ）、（
ハ）に示すように、入党部は回転子の一端から他端まで
停止せずに移動し、他端に達すると今度は一端に向けて
停止せずに移動するようになっている。

また（ホ）に示すように、信号処理部にはサンプリング
パルスが常時入力されている。したがってこの方法では
、回転子の表面を螺旋状に走査してその温度分布を測定
することになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によ扛ば、回転電機における
回転子の表面温度分布を測定することができるので、回
転子の局部的な異常過熱の発生を早期にしかも確実に検
出できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転子の表面温度分布測定装置の
一実施例を示す構成図、第２図は第１図の装置における
入党部の拡大断面図、第３図は同装置における走査機構
の要部を示す拡大正面図、第４図（イ）〜に）は同装置
における各部の信号波形を示す波形図、第５図は同装置
における表示部の表示画面の一例を示す説明図、第６図
（イ）〜（ホ）は同装置により第４図とは異なる信号処
理をした場合の各部の信号波形を示す波形図である。 １・・・・・・回転電機、２・・・・・・回転子、３・
・・・・・固定子、４・・・・・・導光系、５・・・・
・・走査機構、６・・・・・・入光部、７・・・・・・
導光部、１１・・・・・・光ファイバ、１３・・・・・
・駆動装置、１４・・・・・・横送りねじ、１５・・・
・・・可動子、１６・・・・・・赤外線検出器、１Ｔ・
・・・・・プリアンプ、１８・・・・・・信号処理部、
２１・・・・・・同期信号発生器、２４・・・・・・表
示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　固定子内で回転する回転子の表面温度分布を測定
   するものにおいて、前記固定子の内面に保持されていて
   前記回転子の表面から放射される赤外線を光ファイバに
   入光して固定子外に導出する導光手段と、この導光手段
   の入光部を軸方向に移動させる走査手段と、前記導光手
   段によって固定子外に導出された赤外線をその強さに応
   じた電気信号に変換する赤外線検出器と、前記回転子の
   回転に同期した信号を作成する同１期信号発生器と、前
   記電気信号及び同期信号から軸方向及び周方向を座標軸
   とする平面内の各位置に対応する温度信号を作成する信
   号処理手段と、この温度信号を平面的に表示する温度分
   布表示手段とを具備することを特徴とする回転子の表面
   温度分布測定装置。