JPS609736Y2 - かご形誘導電動機のロ−タ−バ−折損検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、かご形誘導電動機のローターバー折損検出装
置に関するものである。

かご形誘導電動機では、その始動、停止を長年にわたり
繰り返していると、ローターバーにその銅損による熱応
力、電磁力による振動、遠心力等の応力が加わり、ロー
ターバーの折損を起すことがある。

このローターバーの折損は誘導電動機出力の低減を起す
ほかに、折損で断たれた電流を他の健全なバーで負担す
ることになり、健全なバーも正常時に比べて過大な応力
が加わってその折損を起すという事故の拡大につながる
。

またローターバーの折損状態で運転を継続していると、
折損したバーのめくれて固定子巻線を傷つける恐れもあ
る。

このようにローターバーの折損は事故拡大前に検知腰誘
導電動機の重大損傷を防ぐことが重要となる。

そこで、本考案に先だって、かご形誘導電動機の固定子
歯部にさぐりコイルを装着し、そのさぐリコイルにより
運転中のギャップ磁束変化を電圧信号として検出し、こ
の電圧信号から電源周波数成分をフィルタで除去し、こ
のフィルタを通した信号波形の出力レベルからローター
バーの折損の有無を検知するかご形誘導電動機のロータ
ーバー折損検出装置を提案してきた。

このローターバー折損検出装置では、ステーター（固定
子）又はローター（回転子）にてスキューがなされてい
る場合にはさぐりコイル出力には高調渡分が少ないため
電源周波数（基本波）成分を除去することによりロータ
ーバー折損時に生ずる起磁力の分布の異常による電圧信
号の異常パルスを容易に検出でき、従ってローターバー
折れを容易に検出できる。

しかしながら、ステーター又はローターにてスキューが
施されていない場合には、さぐりコイル出力にはロータ
ースロット開口に起因したギャップパーミアンス高周波
成分、即ち（Ｉ Ｓ） ＰＮ２Ｈ２（ここで、Ｓ：す
べり、ｆ：電源周波数、Ｐ：極対数、Ｎ２：ローターの
溝数）の高周波分が多く含まれているため、フィルタで
電源周波数（基本数）成分を除去しても、依然ローター
バー折損により起磁力分布異常にもとづく電圧信号の異
常パルスのレベル変動が少なく、ローターバー折損の検
出が難しい。

本考案はこのような問題点に鑑み、ステーター又はロー
ターにてスキューがなされていない場合にもかご形誘導
電動機のローターバーの折れをより確実に検出しようと
するもので、以下本考案について詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例を示し、同図においてかご形
誘導電動機１にはそのギャップの磁束変化を検出する磁
電変換器２を設ける。

この磁電変換器２としては、第２図に例示するように固
定子コイル３のくさび４上に沿って固定子鉄心の歯６の
先端部に少なくとも１ターンのさぐりコイル５を巻装固
着し、ギャップ磁束φの時間変化に対してさぐりコイル
５に誘起する電圧Ｅ （＝ ｌ）ｔ を検出する。

また固定子鉄心の歯６側端ギャップ近傍にホール素子７
を接着剤などで固定し、ホール素子７からギャップ磁束
変化を検出することでも良いし、そのほかには磁束変化
を抵抗値変化として検出する磁気感応素子などを使用す
ることもできる。

磁電変換器２で検出した磁束変化の電圧信号は増幅器８
で適当なレベルまで増幅する。

この増幅器８から取り出される電圧信号としては、ステ
ーター又はローターにて、スキューがなされている場合
には第３図ａに示すように電源周波数（基本波）成分の
ほかに高調波分が少し含まれたものが得られ、またステ
ーターやローターにスキューがなされていない場合には
第４図ａに示すように電源周波数（基本波）成分のほか
にローターのスロット開口に起因したギャップパーミア
ンス高調波ｆ ・ 分即ち（Ｉ Ｓ） ＰｘＮ２Ｈ２（ここで、Ｓ：すベ
リ、ｆ：電源周波数、Ｐ：極対数、Ｎ２：ローターの溝
数）などの高調波分が多く重畳されたものが得られる。

このため、折損ローターバーが磁電変換器設置位置を通
過する際に生じる起磁力分布の異常による電圧信号の歪
み（第３図ａ又は第４図ａタイミングｈ部分）の読み取
りもしくは測定が難しい。

そこで、増幅器８の後段に電源周波数成分を除去するフ
ィルタ９ａを設け、フィルタ９ａを通した電圧信号は、
前記スキューがなされている場合には第３図すに示すよ
うにローターバーの折損部分のタイミングチ′（前記タ
イミングｔ１に対応する）部分で著しいレベル変動を持
ち、また前記スキューがなされていない場合には第４図
すに示すようにローターバーの折損部分のタイミングチ
′（前記タイミングｔ１に対応する）部分でレベル変動
が著しくない。

これから判るように前記スキューがなされている場合、
第３図すに示すレベル変動は（Ｉ ５）ｐＨｚ毎に現
われるから、フィルタ９ａを通した電圧信号をオシロス
コープなどで観測すればローターバーの折損を容易に検
出することができる。

前記スキューがなされていない場合には、第４図すに示
すようにタイミングち′部分でのレベル変動が著しくな
いのでローターバーの折損検出が難しい。

そこで本考案ではフィルタ９ａを通した電圧信号ヲさら
にローターのスロット開口に起因した（Ｉ Ｓ） Ｐ
ＸＮ２Ｈ２の高調波分を除去するフィルタ９ｂに通す。

このフィルタ９ｂのフィルタ中心周波数はＳ÷０として
ＰＮＺＨ２付近にあればよい。

ここで一般に定格時のすべりは中大形機でＳ−：＝０．
０１、小形機でもＳ ＝ ０．０５程度以下であるので
、実用上はＳ÷０として差支えないのである。

フィルタ９ｂを通して得られる電圧信号は、前記スキュ
ーがなされている場合には第３図Ｃで示され、前記スキ
ューがなされていない場合には第４図Ｃで示される。

従って前記スキューがなされている場合には、フィルタ
９ｄを通して得られる電圧信号は第３図Ｃに示すように
ローターバー折損部分のタイミングｔ□′（前記タイミ
ング”ｒｔ”１’に対応する）部分で第３図すの場合よ
りも一層明瞭な著しいレベル変動を持ち、このレベル変
動は前述したように（Ｉ Ｓ） ｐＨｚ毎に現われる
から、オシロスコープなどで観測すればローターバーの
折損を第３図すの場合よりも一層容易にしかも確実に検
出することができる。

前記スキューがなされていない場合にはフィルタ９ｂを
通して得られる電圧信号により、始めて第４図Ｃに示す
ようにローターバー折損部分のタイミング（“（前記タ
イミングｔｔｔ ｔｘ’に対応する）部分で著しいレベ
ル変動を持つ。

この場合のレベル変動も（１−３）￥５Ｈ２毎に現われ
るから、フィルタ９ｂを通した電圧信号をオシロスコー
プなどで観測すればローターバーの折損を確実にしかも
容易に検出することができる。

以上、要するに、ステーター又はローターにて、スキュ
ーがなされているかいないかにかかわらず、フィルタ９
ｂを通した電圧信号をオシロスコープなどで観測すれば
ローターバーの折損を確実に、しかも容易に検出するこ
とができる。

なお本実施例において、フィルタ９ａと９ｂとからなる
フィルタ９はフィルタ９ａを前段に設け、フィルタ９ｂ
を後段に設けているけれども、本考案はフィルタ９ｂを
前段に設け、フィルタ９ａを後段に設けてもよい。

またフィルタ９は増幅器８も含めた回路に構成しても良
い。

また磁電変換器２としてホール素子を使用する場合、フ
ィルタ９の後段に微分回路１０を設けこの微分回路１０
の出力により前述したようにローターバーの折損検出を
行なうことになる。

これは、ホール素子での検出はさぐりコイル５に比べて
折損バ一部分での波形のレベル変化が少ないため、波形
に変化率を取出すことで折損検出を容易にするものであ
る。

上述したように本考案によるかご形誘導電動機のロータ
ーバー折損検出装置は、かご形誘導電動機の固定子内周
部又は該内周部付近に配設した磁電変換器により運転中
のギヤツブ部磁束変化を検出し、この検出信号からフィ
ルタにより電源周波数戊分と（Ｉ Ｓ ） ｐ ｘＮ
２Ｈ２の高調液分を除去した信号波形を観測又は測定し
てローターバーの折損の有無を判定するため、比較的簡
単低廉な構成でローターバー折損を確実にしかも容易に
検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図における磁電変換器の具体的な取付けの実施例を示す
固定子部分構成図、第３図ａ ”’−ｃおよび第４図ａ
”−’ ｃは夫々ステーター又はローターにてスキュ
ーがなされている場合および前記スキューがなされてい
ない場合の第１図の動作を説明するための各部波形図で
あって、図中１はかご形誘導電動機、２は磁電変換器、
３は固定子コイル、４はくさび、５はくさびコイル、６
は歯、７はホール素子、８は増幅器、９ｔ ９ａｔ
９ｂはフィルタ、１０は微分回路を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. かご形誘導電動機の固定子内周部または該内周部付近に
   配設した磁電変換器と、誘導電動機の運転中に前記磁電
   変換器に誘起される電圧信号から電源周波数成分および
   （１−３）ｉ５Ｎ２威分（ここで、Ｓ＝すべり、ｆ：電
   源周波数、Ｐ：極対数、Ｎ２：ローターの溝数）を除去
   するフィルタとを備え、該フィルタを通した信号波形か
   らローターバー折損の有無判定信号を得ることを特徴と
   するかご形誘導電動機のローターバー折損検出装置。