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JP7061090B2 - Partial discharge detection system, rotary electric machine, and partial discharge detection method - Google Patents
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Partial discharge detection system, rotary electric machine, and partial discharge detection method Download PDF

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Description

本発明は、部分放電検出システム、これを備える回転電機、および部分放電検出方法に関する。 The present invention relates to a partial discharge detection system, a rotary electric machine including the partial discharge detection system, and a partial discharge detection method.

電動機をインバータ駆動する場合、インバータの高速スイッチングに起因したサージ電圧が発生し、電動機巻線の絶縁に影響を与えることが知られている。このようなサージ電圧はインバータサージと呼ばれ、その電圧値は電動機の定格電圧の2倍以上に及ぶこともある。インバータサージが電動機の巻線に加わる場合、巻線の内外において部分放電の発生が懸念される。部分放電は巻線を構成するたとえばエナメル線皮膜を劣化させる原因となる。皮膜が劣化するとやがては絶縁破壊に至ることから、電動機においては、その巻線にインバータサージが加わったとしても部分放電が発生しないような絶縁設計を行う必要がある。 It is known that when an electric motor is driven by an inverter, a surge voltage is generated due to high-speed switching of the inverter, which affects the insulation of the motor winding. Such a surge voltage is called an inverter surge, and the voltage value may reach twice or more the rated voltage of the motor. When an inverter surge is applied to the winding of a motor, there is a concern that partial discharge will occur inside and outside the winding. Partial discharge causes deterioration of, for example, the enamel wire film constituting the winding. If the film deteriorates, it will eventually lead to dielectric breakdown. Therefore, it is necessary to design the motor so that partial discharge does not occur even if an inverter surge is applied to the winding of the motor.

従来、電動機の巻線の絶縁性能は、アローペアやモータレットなどの模擬サンプル、あるいはステータコイルを用いて、所定のインパルス電圧を印加して部分放電発生の有無の検知による部分放電試験に基づいて評価されていた。部分放電は、ボイドや導体間距離不十分など絶縁上の弱点で生じるので、部分放電発生個所が特定できれば弱点の位置が明確になり、効果的な絶縁補強を図ることができる。 Conventionally, the insulation performance of the winding of a motor is evaluated based on a partial discharge test by applying a predetermined impulse voltage and detecting the presence or absence of partial discharge using a simulated sample such as an arrow pair or a motorette, or a stator coil. It had been. Since partial discharge occurs at weak points in insulation such as voids and insufficient distance between conductors, if the location where partial discharge occurs can be identified, the position of the weak points can be clarified, and effective insulation reinforcement can be achieved.

部分放電発生個所を検出する方法として、特許文献1に示す方法が提案されている。部分放電センサであるアンテナを測定対象ステータの周方向に移動させ、最も強い放電信号を検出するまでの時間を計測して、最も短い時間に対応するアンテナ位置を部分放電発生個所として特定している。 As a method for detecting the location where a partial discharge occurs, the method shown in Patent Document 1 has been proposed. The antenna, which is a partial discharge sensor, is moved in the circumferential direction of the stator to be measured, the time until the strongest discharge signal is detected is measured, and the antenna position corresponding to the shortest time is specified as the partial discharge generation location. ..

また、光を透過しない筐体で覆われた回転電機の温度の異常を監視するために、カメラで輻射光を撮影し正常な画像と比較する技術が特許文献2で提案されている。 Further, in order to monitor an abnormality in the temperature of a rotating electric machine covered with a housing that does not transmit light, Patent Document 2 proposes a technique of capturing synchrotron radiation with a camera and comparing it with a normal image.

特開2005-69745号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-69745 国際公開第WO2008/044263号International Publication No. WO2008 / 044263

固定子巻線導体での部分放電の検出は、その後の対策にとっては、特にどのスロットに配されたものから生じたかを知ることが最も有効である。すなわち、周方向の位置を特定できれば、どのスロットに配された固定子巻線導体かを判別することができる。 The detection of partial discharge in the stator winding conductor is most useful for subsequent countermeasures, especially to know which slot it originated from. That is, if the position in the circumferential direction can be specified, it is possible to determine in which slot the stator winding conductor is arranged.

しかしながら、周方向の位置を特定するには、静止したアンテナやカメラを周方向にできるだけ多く配する必要があるが、スロットの周方向の間隔に対応した間隔で配置することは現実的に困難である。 However, in order to specify the position in the circumferential direction, it is necessary to arrange as many stationary antennas and cameras as possible in the circumferential direction, but it is practically difficult to arrange them at intervals corresponding to the circumferential spacing of the slots. be.

また、電動機等の対象物に印加する電圧レベルによっては、部分放電は、印加した直後に発生しないで数分から数時間後に発生する場合がある。このような場合、部分放電発生を見逃す可能性がある。 Further, depending on the voltage level applied to an object such as a motor, the partial discharge may not occur immediately after the application but may occur several minutes to several hours later. In such a case, the occurrence of partial discharge may be overlooked.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転電機に電圧が印加されたときの部分放電の発生位置を特定することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to specify a position where a partial discharge is generated when a voltage is applied to a rotary electric machine.

上述の目的を達成するため、本発明に係る部分放電検出システムは、固定子巻線からの部分放電の位置を特定する部分放電検出システムであって、固定子鉄心および回転子鉄心に対して軸方向の一方側でロータシャフトに取り付けられて前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間の空隙と軸方向に並び、前記ロータシャフトとともに回転し、前記部分放電時の発光を検出する光検出器、を具備する光検出装置と、前記光検出装置に対向するように周方向の一か所に静止固定され発光を継続する定位置発光器と、前記定位置発光器からの発光による周期的な光信号と前記部分放電の発光による光信号に基づいて前記部分放電の周方向の位置を特定する周方向位置特定装置と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the partial discharge detection system according to the present invention is a partial discharge detection system that specifies the position of a partial discharge from the stator winding, and is a shaft with respect to the stator core and the rotor core. A light detector attached to the rotor shaft on one side in the direction, aligned axially with the gap between the stator core and the rotor core, rotating with the rotor shaft, and detecting light emission during partial discharge. , A fixed-position light emitter that is statically fixed in one place in the circumferential direction so as to face the light detection device and continues to emit light, and a periodic light emission from the fixed-position light emitter. It is characterized by comprising a circumferential position specifying device for specifying a circumferential position of the partial discharge based on an optical signal and an optical signal generated by light emission of the partial discharge.

また、本発明に係る回転電機は、軸方向に延びたロータシャフトと前記ロータシャフトに取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に空隙を介して配置された固定子鉄心と前記固定子鉄心に形成され周方向に互いに間隔をおいて軸方向に貫通する複数のスロットに配設された固定子巻線とを有する固定子と、前記ロータシャフトの前記回転子鉄心の軸方向の両側のそれぞれの部分において前記ロータシャフトを回転可能に支持する2つの軸受と、前記固定子巻線からの部分放電の位置を特定する部分放電検出システムと、を備えた回転電機であって、前記部分放電検出システムは、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心に対して軸方向の一方側で前記ロータシャフトに取り付けられて前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間の空隙と軸方向に並び、前記ロータシャフトとともに回転し、前記部分放電時の発光を検出する光検出器、を具備する光検出装置と、前記光検出装置に対向するように周方向の一か所に静止固定され発光を継続する定位置発光器と、前記定位置発光器からの発光による周期的な光信号と前記部分放電の発光による光信号に基づいて前記部分放電の周方向の位置を特定する周方向位置特定装置と、を具備することを特徴とする。 Further, the rotary electric machine according to the present invention is arranged with a rotor having a rotor shaft extending in the axial direction and a rotor core attached to the rotor shaft via a gap on the radial outer side of the rotor core. A stator having a stator core and stator windings formed in the stator core and arranged in a plurality of slots formed in the stator core and penetrating in the axial direction at intervals in the circumferential direction, and the rotation of the rotor shaft. Rotation with two bearings that rotatably support the rotor shaft at each portion of the core on both sides in the axial direction and a partial discharge detection system that locates the partial discharge from the stator windings. In the electric machine, the partial discharge detection system is attached to the rotor shaft on one side in the axial direction with respect to the stator core and the rotor core, and is attached between the stator core and the rotor core. An optical detector provided with an optical detector that is aligned axially with the void and rotates with the rotor shaft to detect light emission during partial discharge, and one location in the circumferential direction so as to face the optical detector. The position in the circumferential direction of the partial discharge is specified based on the fixed-position light emitter that is statically fixed to and continues to emit light, the periodic optical signal due to the light emitted from the fixed-position light emitter, and the optical signal due to the light emission of the partial discharge. It is characterized by being provided with a circumferential position specifying device.

また、本発明に係る部分放電検出方法は、回転電機の運転中に、定位置発光器を発光状態とするステップと、信号弁別部が新たな光信号と判定した場合に位相算出部が、前記定位置発光器からの光信号と前記新たな光信号とに基づいて位相を算出するステップと、周方向位置算出部が、前記位相に基づいて部分放電の周方向位置を算出するステップと、を有し、前記新たな光信号は、固定子鉄心および回転子鉄心に対して軸方向の一方側でロータシャフトに取り付けられて前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間の空隙と軸方向に並び前記ロータシャフトとともに回転する光検出器、が検出した前記部分放電時の発光の光信号である、ことを特徴とする。 Further, in the partial discharge detection method according to the present invention, the step of setting the fixed position light emitter to the light emitting state during the operation of the rotary electric machine and the phase calculation unit when the signal discrimination unit determines that the signal is a new optical signal are described above. A step of calculating the phase based on the optical signal from the fixed position light emitter and the new optical signal, and a step of the circumferential position calculation unit calculating the circumferential position of the partial discharge based on the phase. The new optical signal is attached to the rotor shaft on one side in the axial direction with respect to the stator core and the rotor core, and is attached to the rotor shaft in the air gap and axial direction between the stator core and the rotor core. It is characterized in that it is an optical signal of light emission at the time of partial discharge detected by an optical detector that rotates together with the rotor shaft .

本発明によれば、回転電機に電圧が印加されたときの部分放電の発生位置を特定することができる。 According to the present invention, it is possible to specify the position where a partial discharge occurs when a voltage is applied to the rotary electric machine.

第1の実施形態に係る回転電機の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the rotary electric machine which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the partial discharge detection system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出システムの一部を示す図1のIII-III線矢視横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1 showing a part of the partial discharge detection system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出システムの一部を示す図1のIV-IV線矢視横断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1 showing a part of the partial discharge detection system according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出方法の手順を示すフロ―図である。It is a flow figure which shows the procedure of the partial discharge detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出方法を説明する光信号の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the optical signal which explains the partial discharge detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出方法における部分放電の周方向位置の特定を説明する概念的な横断面図である。It is a conceptual cross-sectional view explaining the specification of the circumferential position of a partial discharge in the partial discharge detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る部分放電検出方法において光検出器が複数設けられた場合を説明する光信号の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the optical signal explaining the case where a plurality of photodetectors are provided in the partial discharge detection method which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る部分放電検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the partial discharge detection system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る回転電機の縦断面図である。It is a vertical sectional view of the rotary electric machine which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る部分放電検出方法を説明する音響信号の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the acoustic signal which explains the partial discharge detection method which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る部分放電検出方法における部分放電の軸方向位置の特定を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the specification of the axial position of a partial discharge in the partial discharge detection method which concerns on 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機、部分放電検出システムおよび部分放電検出方法について説明する。 Hereinafter, the rotary electric machine, the partial discharge detection system, and the partial discharge detection method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る回転電機の縦断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a vertical sectional view of a rotary electric machine according to the first embodiment.

回転電機200は、回転子10、固定子20、フレーム30、結合側軸受32a、反結合側軸受32b、冷却器40、および図2に示す部分放電検出システム100を有する。 The rotary electric machine 200 includes a rotor 10, a stator 20, a frame 30, a coupling side bearing 32a, an anti-coupling side bearing 32b, a cooler 40, and a partial discharge detection system 100 shown in FIG.

回転子10は、水平方向に延びたロータシャフト11と、ロータシャフト11の径方向の外側に取り付けられた円筒状の回転子鉄心12を有する。ロータシャフト11の一方の端部には、結合対象とたとえばボルト・ナットにより結合可能なカップリング部11aが形成されている。以下、回転電機200において、カップリング部11aの方向を結合側、その反対側を反結合側と呼ぶこととする。ロータシャフト11は、回転子鉄心12を挟んだ軸方向の両側で、結合側軸受32aおよび反結合側軸受32bによって回転可能に支持されている。また、ロータシャフト11の回転子鉄心12と反結合側軸受32bとの間の部分には、内扇15が取り付けられている。 The rotor 10 has a horizontally extending rotor shaft 11 and a cylindrical rotor core 12 attached to the radial outside of the rotor shaft 11. A coupling portion 11a that can be coupled to a coupling target by, for example, bolts and nuts is formed at one end of the rotor shaft 11. Hereinafter, in the rotary electric machine 200, the direction of the coupling portion 11a is referred to as a coupling side, and the opposite side thereof is referred to as an anti-coupling side. The rotor shaft 11 is rotatably supported by a coupling side bearing 32a and a non-coupling side bearing 32b on both sides in the axial direction with the rotor core 12 interposed therebetween. Further, an inner fan 15 is attached to a portion of the rotor shaft 11 between the rotor core 12 and the anti-coupling side bearing 32b.

固定子20は、回転子鉄心12の径方向外側に空隙18を介して配された固定子鉄心21と、固定子鉄心21の内側表面に互いに間隔を空けて形成され軸方向に貫通する固定子巻線22とを有する。 The stator 20 includes a stator core 21 arranged on the radial outer side of the rotor core 12 via a gap 18, and a stator formed on the inner surface of the stator core 21 at intervals and penetrating in the axial direction. It has a winding 22 and.

フレーム30は、固定子20の径方向外側を囲むように設けられている。フレーム30は、筒状であり、軸方向の端部には、結合側軸受ブラケット34aおよび反結合側軸受ブラケット34bが取り付けられている。結合側軸受ブラケット34aおよび反結合側軸受ブラケット34bは、結合側軸受32aおよび反結合側軸受32bをそれぞれ静止支持している。 The frame 30 is provided so as to surround the radially outer side of the stator 20. The frame 30 has a tubular shape, and a coupling side bearing bracket 34a and an anti-coupling side bearing bracket 34b are attached to the axial end portion. The coupling side bearing bracket 34a and the anti-coupling side bearing bracket 34b statically support the coupling side bearing 32a and the anti-coupling side bearing 32b, respectively.

フレーム30には、冷却器40が取り付けられている。冷却器40は、冷却管41とこれを収納する冷却器カバー42を有する。フレーム30、結合側軸受ブラケット34a、反結合側軸受ブラケット34bおよび冷却器カバー42は互いに相まって閉空間30aを形成する。フレーム30内の空間と冷却器カバー42内の空間は、冷却器入口開口43および内扇15側に形成された冷却器出口開口44により連通し、全体として閉空間30aを構成する。 A cooler 40 is attached to the frame 30. The cooler 40 has a cooling pipe 41 and a cooler cover 42 for accommodating the cooling pipe 41. The frame 30, the coupling side bearing bracket 34a, the anti-coupling side bearing bracket 34b and the cooler cover 42 are combined with each other to form a closed space 30a. The space inside the frame 30 and the space inside the cooler cover 42 are communicated with each other by the cooler inlet opening 43 and the cooler outlet opening 44 formed on the inner fan 15 side to form a closed space 30a as a whole.

部分放電検出システム100は、定位置発光器101(図2)、光検出装置110、光信号受信器120、および周方向位置特定装置130を有する。定位置発光器101は、後に図4を引用しながら説明するように、固定子鉄心21に取り付けられて、測定中は、常時発光状態におかれている。 The partial discharge detection system 100 includes a fixed position light emitter 101 (FIG. 2), an optical detection device 110, an optical signal receiver 120, and a circumferential position identification device 130. The fixed position light emitter 101 is attached to the stator core 21 and is always in a light emitting state during measurement, as will be described later with reference to FIG.

ここで、定位置発光器101、光検出装置110、光信号受信器120などに係る光は、可視光のみではなく、たとえば、紫外線を含むものとし、紫外線を含めて、以下、光と呼ぶ。 Here, the light related to the fixed-position light emitter 101, the light detection device 110, the optical signal receiver 120, and the like includes not only visible light but also, for example, ultraviolet rays, and the light including ultraviolet rays is hereinafter referred to as light.

光検出装置110は、ロータシャフト11の、回転子鉄心12と結合側軸受32aとの間の部分に取り付けられており、ロータシャフト11とともに回転する。光信号受信器120は、結合側軸受ブラケット34aの機内側の面に取り付けられている。周方向位置特定装置130は、光信号受信器120と伝送線120aで接続され、機外に設置される。周方向位置特定装置130は、結合側軸受ブラケット34aの外側表面あるいはフレーム30の外側表面に取り付けられる。あるいは、別置きで、回転電機200の近傍あるいは、別室に設置されてもよい。 The photodetector 110 is attached to a portion of the rotor shaft 11 between the rotor core 12 and the coupling side bearing 32a, and rotates together with the rotor shaft 11. The optical signal receiver 120 is attached to the inner surface of the coupling side bearing bracket 34a. The circumferential position specifying device 130 is connected to the optical signal receiver 120 by a transmission line 120a and is installed outside the machine. The circumferential position specifying device 130 is attached to the outer surface of the coupling side bearing bracket 34a or the outer surface of the frame 30. Alternatively, it may be installed separately near the rotary electric machine 200 or in a separate room.

図2は、第1の実施形態に係る部分放電検出システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the partial discharge detection system according to the first embodiment.

部分放電検出システム100は、前述のように、定位置発光器101と、ロータシャフト11に取り付けられた光検出装置110と、結合側軸受ブラケット34aの内面に取り付けられた光信号受信器120と、機外に設置された周方向位置特定装置130を有する。 As described above, the partial discharge detection system 100 includes a fixed position light emitter 101, an optical detection device 110 attached to the rotor shaft 11, and an optical signal receiver 120 attached to the inner surface of the coupling side bearing bracket 34a. It has a circumferential position specifying device 130 installed outside the machine.

光検出装置110は、光を検出する光検出器111と、検出した光検出信号を発信する光信号発信器112を有する。ここで、光検出器111は、前述のように、可視光を感知する素子のみでなく、紫外光を感知する素子でもよい。光信号発信器112は、たとえば電波などの無線で送信可能な信号の発信機能を有する部分を有し、光検出器111で受信した信号を、無線信号に変換して発信する。 The photodetector 110 includes a photodetector 111 that detects light and an optical signal transmitter 112 that transmits the detected photodetection signal. Here, as described above, the photodetector 111 may be an element that senses ultraviolet light as well as an element that senses visible light. The optical signal transmitter 112 has a portion having a transmission function of a signal that can be transmitted wirelessly, such as a radio wave, and converts the signal received by the photodetector 111 into a wireless signal and transmits the signal.

光信号受信器120は、光検出装置110の光信号発信器112が発信した光検出信号を受信する。なお、たとえば、周方向の反対側に光検出装置110があるときに光検出信号が発信され、光信号受信器120が受信できない可能性がある場合は、光信号受信器120を周方向に間隔をおいて複数台を設置してもよい。 The optical signal receiver 120 receives the optical detection signal transmitted by the optical signal transmitter 112 of the optical detection device 110. For example, when the optical detection signal is transmitted when the optical detection device 110 is on the opposite side in the circumferential direction and there is a possibility that the optical signal receiver 120 cannot receive the optical signal receiver 120, the optical signal receiver 120 is spaced in the circumferential direction. You may install multiple units at the same time.

ここで、光信号発信器112と光信号受信器120との間の信号の送受信は、上述のような電波による方法に限定せずに、たとえば光を媒体にした方法などでもよい。 Here, the transmission / reception of the signal between the optical signal transmitter 112 and the optical signal receiver 120 is not limited to the method using radio waves as described above, and may be, for example, a method using light as a medium.

周方向位置特定装置130は、入力部131、光信号記憶部132、制御部133、出力部134、演算部140を有する。 The circumferential position specifying device 130 includes an input unit 131, an optical signal storage unit 132, a control unit 133, an output unit 134, and a calculation unit 140.

入力部131は、光信号受信器120からの光信号を受け入れる。光信号記憶部132は、入力部131で受け入れた光信号を収納、記憶する。収納の形態は、たとえば、サンプリング間隔ごとに、時間と光信号の強度を対応させた形で行う。なお、光信号記憶部132は、たとえば、1日分など、所定の期間分を記憶し、記憶される内容は、時間経過とともに順次、古い部分を消去し新しい情報を加えるような時間移動により更新されることでもよい。あるいは、所定の期間ごとに、その分を別の記憶装置に記憶、収納させることでもよい。 The input unit 131 receives an optical signal from the optical signal receiver 120. The optical signal storage unit 132 stores and stores the optical signal received by the input unit 131. The form of storage is, for example, a form in which the time and the intensity of the optical signal correspond to each sampling interval. The optical signal storage unit 132 stores a predetermined period of time, for example, one day's worth, and the stored contents are updated by time movement such as erasing the old part and adding new information sequentially with the passage of time. It may be done. Alternatively, the amount may be stored and stored in another storage device at predetermined intervals.

出力部134は、演算部140での演算結果を出力する。出力部134は、例えばLCD等のディスプレイ、プリンタ、信号を出力するコネクタ、電子回路を用いたインターフェイス等のハードウェアにより実現される。 The output unit 134 outputs the calculation result of the calculation unit 140. The output unit 134 is realized by hardware such as a display such as an LCD, a printer, a connector for outputting a signal, and an interface using an electronic circuit.

制御部133は、周方向位置特定装置130を構成する各部の処理のタイミングの制御、各部間の情報の授受等の取り合いの制御を行う。 The control unit 133 controls the processing timing of each unit constituting the circumferential position specifying device 130, and controls the exchange of information between the units.

演算部140は、信号弁別部141、位相算出部142、周方向位置算出部143を有する。 The calculation unit 140 includes a signal discrimination unit 141, a phase calculation unit 142, and a circumferential position calculation unit 143.

信号弁別部141は、入力部131で受け入れた光信号が、所定の閾値を超えているか否かを判別し、所定のレベルを超えた場合のみ有意な信号と判定する。そのため、信号弁別部141は、たとえば、波高弁別器を有する。なお、後述する定位置発光器101(図4)からの信号レベルは、前述の閾値を十分越えるものであるとする。 The signal discrimination unit 141 determines whether or not the optical signal received by the input unit 131 exceeds a predetermined threshold value, and determines that the signal is significant only when the optical signal exceeds a predetermined level. Therefore, the signal discrimination unit 141 has, for example, a wave height discriminator. It is assumed that the signal level from the fixed position light emitter 101 (FIG. 4), which will be described later, sufficiently exceeds the above-mentioned threshold value.

位相算出部142は、入力部131が受け入れた定位置発光器101からの光信号以外の新たな光信号と、定位置発光器101からの光信号とから、当該光信号の位相を算出する。 The phase calculation unit 142 calculates the phase of the optical signal from the new optical signal other than the optical signal from the fixed position light emitter 101 received by the input unit 131 and the optical signal from the fixed position light emitter 101.

周方向位置算出部143は、入力部131が受け入れた新たな光信号の位相に基づいて、当該新たな光信号が発せられた周方向の位置を算出し、固定子スロットを特定する。 The circumferential position calculation unit 143 calculates the circumferential position where the new optical signal is emitted based on the phase of the new optical signal received by the input unit 131, and identifies the stator slot.

図3は、第1の実施形態に係る部分放電検出システムの一部を示す図1のIII-III線矢視横断面図である。なお、本来、図3の矢視には入らないが、寸法的な説明の便宜のために、回転子鉄心12の外周と固定子鉄心21の内周に相当する位置を破線にて表示し、回転中心からそれぞれの位置までの寸法を、それぞれR1およびR2と表示し、併せて回転子鉄心12と固定子鉄心21との間の空隙18を表示している。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1 showing a part of the partial discharge detection system according to the first embodiment. Although it is not originally included in the arrow of FIG. 3, for convenience of dimensional explanation, the positions corresponding to the outer circumference of the rotor core 12 and the inner circumference of the stator core 21 are indicated by broken lines. The dimensions from the center of rotation to each position are indicated as R1 and R2, respectively, and the gap 18 between the rotor core 12 and the stator core 21 is also indicated.

図3は、部分放電検出システム100の一部である光検出装置110の構成を示している。光検出装置110は、光検出器111、光信号発信器112、支持部113、およびボス114を有する。 FIG. 3 shows the configuration of a photodetector 110 that is part of the partial discharge detection system 100. The photodetector 110 includes a photodetector 111, an optical signal transmitter 112, a support 113, and a boss 114.

ボス114は、結合側軸受32aの図3において手前、すなわち、ロータシャフト11の、結合側軸受32aと回転子鉄心12との間の部分にロータシャフト11の径方向外側を囲むように取り付けられている。なお、ボス114は、ロータシャフト11に嵌め込まれることでもよいし、たとえば周方向に分割され互いにボルト等で結合されることでもよい。 The boss 114 is attached to the front side of the coupling side bearing 32a in FIG. 3, that is, the portion of the rotor shaft 11 between the coupling side bearing 32a and the rotor core 12 so as to surround the radial outside of the rotor shaft 11. There is. The boss 114 may be fitted into the rotor shaft 11, or may be divided in the circumferential direction and connected to each other by bolts or the like.

ボス114には、支持部113が、取り付けられ、径方向に、空隙18に相当する位置より外側まで延びている。それぞれの支持部113には、光検出器111および光信号発信器112が取り付けられている。光検出器111は、径方向に空隙18に対応する位置に設けられている。また、光信号発信器112は、光検出器111の径方向の内側に設けられている。 A support portion 113 is attached to the boss 114 and extends radially outward from a position corresponding to the gap 18. A photodetector 111 and an optical signal transmitter 112 are attached to each support portion 113. The photodetector 111 is provided at a position corresponding to the gap 18 in the radial direction. Further, the optical signal transmitter 112 is provided inside the photodetector 111 in the radial direction.

図4は、第1の実施形態に係る部分放電検出システムの一部を示す図1のIV-IV線矢視横断面図である。部分放電検出システム100は、固定子鉄心21の径方向の内側端部の所定の周方向位置P0に取り付けられた定位置発光器101を有する。定位置発光器101は、部分放電検出システム100による検出が行われている間は、常時、発光する。 FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1 showing a part of the partial discharge detection system according to the first embodiment. The partial discharge detection system 100 has a fixed position light emitter 101 attached to a predetermined circumferential position P0 at the radial inner end of the stator core 21. The fixed position light emitter 101 always emits light while the detection by the partial discharge detection system 100 is performed.

定位置発光器101による発光は、方向性を有している。発光した光が伝播すべき方向は、光検出器111が定位置発光器101の周方向位置と同じ周方向位置にある時の光検出器111の方向である。すなわちロータシャフト11の長手方向にほぼ平行な方向である。伝播すべき方向以外への光の放射、あるいは散乱を避けるために、円筒状のガイド(図示せず)を定位置発光器101の周囲に設けてもよい。あるいは光学的に光検出器111の位置で焦点を結ぶようにしてもよい。 The light emitted by the fixed position light emitter 101 has directionality. The direction in which the emitted light should propagate is the direction of the photodetector 111 when the photodetector 111 is in the same circumferential position as the circumferential position of the fixed position light emitter 101. That is, the direction is substantially parallel to the longitudinal direction of the rotor shaft 11. Cylindrical guides (not shown) may be provided around the position light emitter 101 to avoid radiation or scattering of light in directions other than the direction in which it should propagate. Alternatively, the focus may be optically focused at the position of the photodetector 111.

また、図1で示すように、固定子鉄心21の軸方向の端部外側付近は、固定子巻線22の固定子鉄心21の外側部分、すなわち固定子巻線22の端部処理部分となり、固定子鉄心21の端部に設けると定位置発光器101からの発光が光検出器111に到達しない場合がある。この場合は、固定子巻線22の端末部の軸方向の外側に配置することでもよい。この場合は、定位置発光器101は、フレーム30により支持することでもよい。 Further, as shown in FIG. 1, the vicinity of the outer side of the axial end of the stator core 21 is the outer portion of the stator core 21 of the stator winding 22, that is, the end processing portion of the stator winding 22. If it is provided at the end of the stator core 21, the light emitted from the fixed position light emitter 101 may not reach the photodetector 111. In this case, it may be arranged outside the axial direction of the terminal portion of the stator winding 22. In this case, the fixed position light emitter 101 may be supported by the frame 30.

図5は、第1の実施形態に係る部分放電検出方法の手順を示すフロ―図である。 FIG. 5 is a flow diagram showing the procedure of the partial discharge detection method according to the first embodiment.

回転電機200の運転状態のもとで、部分放電検出を行う(ステップS01)。まず、定位置発光器101を発光状態とする(ステップS02)。 Partial discharge detection is performed under the operating state of the rotary electric machine 200 (step S01). First, the fixed position light emitter 101 is put into a light emitting state (step S02).

この状態において、信号弁別部141が、新たな光信号の有無を判定する(ステップS03)。 In this state, the signal discrimination unit 141 determines the presence / absence of a new optical signal (step S03).

図6は、第1の実施形態に係る部分放電検出方法を説明する光信号の時間変化を示すグラフである。横軸は時間を、縦軸は周方向位置特定装置130の入力部131が受け入れた光信号の強度を示す。 FIG. 6 is a graph showing a time change of an optical signal for explaining the partial discharge detection method according to the first embodiment. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the intensity of the optical signal received by the input unit 131 of the circumferential position specifying device 130.

時間間隔t0ごとに、定位置発光器101の発光による固定信号SFが入力される。すなわち、光検出器111は、周方向に回転し、一周ごとに定位置発光器101が設けられている周方向位置P0を通過する。ここで、時間間隔t0は、光検出器111が一周まわるに要する時間である。回転子10の回転速度が毎秒N回の場合は、t0は次の式(1)により得られる。
t0=1/N ・・・(1)
A fixed signal SF generated by the light emitted by the fixed position light emitter 101 is input at each time interval t0. That is, the photodetector 111 rotates in the circumferential direction and passes through the circumferential position P0 provided with the fixed position light emitter 101 for each round. Here, the time interval t0 is the time required for the photodetector 111 to go around. When the rotation speed of the rotor 10 is N times per second, t0 is obtained by the following equation (1).
t0 = 1 / N ... (1)

このようにt0ごとに固定信号SFが入力される定常的な状態において、ある固定信号SFの後であって次の固定信号SFの前に、新たな光信号SBが入力され、その強度レベルが所定のレベルLsを超えている場合、信号弁別部141は、これを有意な信号と判断し、新たな光信号SBと判定する。 In this way, in a steady state where a fixed signal SF is input every t0, a new optical signal SB is input after a certain fixed signal SF and before the next fixed signal SF, and its intensity level is changed. When the predetermined level Ls is exceeded, the signal discrimination unit 141 determines that this is a significant signal and determines that it is a new optical signal SB.

信号弁別部141が新たな光信号と判定しなかった場合(ステップS04 NO)には、ステップS03およびステップS04を繰り返す。 If the signal discrimination unit 141 does not determine that the signal is a new optical signal (step S04 NO), steps S03 and S04 are repeated.

信号弁別部141が新たな光信号と判定した場合(ステップS04 YES)には、位相算出部142が、新たな光信号の位相を算出する(ステップS05)。位相Θは、次の式(2)により与えられる。
Θ=2π・t1/t0 ・・・(2)
ここで、t1は、固定信号SFと新たな光信号SBとの時間間隔である。
When the signal discrimination unit 141 determines that it is a new optical signal (step S04 YES), the phase calculation unit 142 calculates the phase of the new optical signal (step S05). The phase Θ is given by the following equation (2).
Θ = 2π ・ t1 / t0 ・ ・ ・ (2)
Here, t1 is a time interval between the fixed signal SF and the new optical signal SB.

なお、位相Θを算出するためのデータは、入力部131が受け入れた光信号を順次記憶する光信号機億部132に収納されたデータが用いられる。光信号の受け入れの時刻は、たとえば、所定の閾値に最初に到達した時間を受け入れ時刻としてもよい。あるいは、所定の閾値に到達した時刻と低下時にそれを横切った時刻の中間値を受け入れ時刻としても良い。 As the data for calculating the phase Θ, the data stored in the optical signal machine 100 million unit 132 that sequentially stores the optical signals received by the input unit 131 is used. As the reception time of the optical signal, for example, the time when the predetermined threshold value is first reached may be set as the reception time. Alternatively, the reception time may be an intermediate value between the time when a predetermined threshold value is reached and the time when the predetermined threshold value is crossed.

次に、周方向位置算出部143が、位相算出部142が算出した位相Θに基づいて、周方向位置P1を算出し、スロットを特定する(ステップS06)。 Next, the circumferential position calculation unit 143 calculates the circumferential position P1 based on the phase Θ calculated by the phase calculation unit 142, and specifies the slot (step S06).

図7は、第1の実施形態に係る部分放電検出方法における部分放電の周方向位置の特定を説明する概念的な横断面図である。 FIG. 7 is a conceptual cross-sectional view illustrating the specification of the circumferential position of the partial discharge in the partial discharge detecting method according to the first embodiment.

いま、固定子21に形成されているスロットの数をN個とする。図7に示すように、固定子20の端部の外側から見て、時計回りに定位置発光器101に隣接するスロットをスロットS1、その隣をスロットS2と順次、番号を付すると、最後は、反時計回りに定位置発光器101に隣接するスロットSNとなる。 Now, let the number of slots formed in the stator 21 be N. As shown in FIG. 7, when viewed from the outside of the end of the stator 20, the slots adjacent to the fixed position light emitter 101 are numbered clockwise in the slot S1 and next to the slot S2, and finally the slot is numbered. , Counterclockwise becomes the slot SN adjacent to the fixed position light emitter 101.

ステップS05で算出した位相Θと、発光した固定子巻線22の固定子巻線導体が収納されているスロットSmとは、次の式(3)の関係となる。
Θ/(2π)=(0.5+m)/N ・・・(3)
The phase Θ calculated in step S05 and the slot Sm in which the stator winding conductor of the stator winding 22 that emits light is housed have the relationship of the following equation (3).
Θ / (2π) = (0.5 + m) / N ... (3)

したがって、該当するスロットSmの番号mは、次の式(4)により与えられる。
m=(N・Θ)/(2π)-0.5 ・・・(4)
Therefore, the number m of the corresponding slot Sm is given by the following equation (4).
m = (N · Θ) / (2π) -0.5 ・ ・ ・ (4)

算出されたmの値が、ほぼ整数である場合は、m番目のスロットに収納された固定子巻線導体であると特定できる。 When the calculated value of m is almost an integer, it can be identified as the stator winding conductor housed in the m-th slot.

算出されたmの値が、ほぼ整数mであるとは判断されない場合には、その前後のスロットのいずれかであると判断する。 If it is not determined that the calculated value of m is approximately an integer m 0 , it is determined that it is one of the slots before and after it.

ここで、整数mであると判断する基準としては、次の式(5)を満たす場合とする。
-α<m<m+α ・・・(5)
(ただし、αは1より十分に小さい正の小数とする。)
たとえば、αとして、0.1ないし0.3程度でもよい。
Here, the criterion for determining the integer m 0 is the case where the following equation (5) is satisfied.
m 0 -α <m <m 0 + α ・ ・ ・ (5)
(However, α is a positive decimal number sufficiently smaller than 1.)
For example, α may be about 0.1 to 0.3.

以上、図3に示すように、光検出器111が1台設けられている場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、ボス114に周方向に互いに間隔をおいて、複数の支持部113にそれぞれ光検出器111が設けられている場合でもよい。 As described above, as shown in FIG. 3, the case where one photodetector 111 is provided has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the photodetectors 111 may be provided on the plurality of support portions 113 at intervals from each other in the circumferential direction on the boss 114.

図8は、第1の実施形態に係る部分放電検出方法において光検出器が複数設けられた場合を説明する光信号の時間変化を示すグラフである。図8では、光検出器111が2台設けられた場合を示す。この場合、時間間隔t0は、光検出器111が1つの場合の時間間隔の半分となる。 FIG. 8 is a graph showing a time change of an optical signal illustrating a case where a plurality of photodetectors are provided in the partial discharge detection method according to the first embodiment. FIG. 8 shows a case where two photodetectors 111 are provided. In this case, the time interval t0 is half the time interval when there is one photodetector 111.

また、新たな光信号SBと、光検出器111からの固定信号SFとの関係において、いずれの光検出器111からの遅れを位相とするかについては、区別することができない。したがって、位相は、図8に示すように、直前の固定信号SFと新たな光信号SBとの発生時間差t1、さらにその前の固定信号SFと新たな光信号SBとの発生時間差t2のそれぞれに基づいて算出することになる。したがって、これにより算出されるスロットの位置も2つ得られ、発光源はこの2つのスロット位置に収納されている固定子巻線導体うちのいずれかという結果となる。 Further, in the relationship between the new optical signal SB and the fixed signal SF from the photodetector 111, it is not possible to distinguish which photodetector 111 lags the phase. Therefore, as shown in FIG. 8, the phase is set to the generation time difference t1 between the immediately preceding fixed signal SF and the new optical signal SB, and the generation time difference t2 between the previous fixed signal SF and the new optical signal SB. It will be calculated based on. Therefore, two slot positions calculated by this are also obtained, and the result is that the light emitting source is one of the stator winding conductors housed in these two slot positions.

同様に、M個の光検出器111を設けた場合は、M個のスロット位置が算出されるので、発光源はM個のスロット位置に収納されている固定子巻線導体のいずれかであるという結果が得られる。 Similarly, when the M photodetectors 111 are provided, the M slot positions are calculated, so that the light emitting source is one of the stator winding conductors housed in the M slot positions. The result is obtained.

通常、回転電機200の固定子鉄心21には、多数のスロットが形成されている。この中から、複数であっても発光源である固定子巻線導体が収納されているスロット位置が絞り込まれることは、回転電機200の復旧に大きな効果がある。 Normally, a large number of slots are formed in the stator core 21 of the rotary electric machine 200. Narrowing down the slot positions in which the stator winding conductors, which are light emitting sources, are housed even if there are a plurality of them, has a great effect on the restoration of the rotary electric machine 200.

以上のように、本実施形態に係る部分放電検出システム100により、測定対象物である回転電機200に電圧が印加されたときの部分放電の発生位置を特定することができる。 As described above, the partial discharge detection system 100 according to the present embodiment can specify the position where the partial discharge occurs when the voltage is applied to the rotary electric machine 200 which is the object to be measured.

[第2の実施形態]
図9は、第2の実施形態に係る部分放電検出システムの構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the partial discharge detection system according to the second embodiment.

本第2の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第2の実施形態に係る部分放電検出システム100aは、軸方向位置特定装置150をさらに有する。その他の点では、第1の実施形態と同様である。以下、軸方向位置特定装置150について説明する。 The second embodiment is a modification of the first embodiment. The partial discharge detection system 100a according to the second embodiment further includes an axial position specifying device 150. In other respects, it is the same as the first embodiment. Hereinafter, the axial position specifying device 150 will be described.

軸方向位置特定装置150は、第1音響信号検出器151、第2音響信号検出器152、時間差測定部160、および軸方向位置算出部170を有する。 The axial position specifying device 150 includes a first acoustic signal detector 151, a second acoustic signal detector 152, a time difference measuring unit 160, and an axial position calculating unit 170.

第1音響信号検出器151および第2音響信号検出器152は、それぞれ部分放電が発生した際に放出される音響信号を検出する。時間差測定部160は、第1音響信号検出器151および第2音響信号検出器152それぞれからの音響信号が到達する時間差を測定する。軸方向位置算出部170は、時間差測定部160が測定した時間差に基づいて音響信号の発生個所の軸方向位置を算出する。 The first acoustic signal detector 151 and the second acoustic signal detector 152 each detect an acoustic signal emitted when a partial discharge occurs. The time difference measuring unit 160 measures the time difference that the acoustic signals from each of the first acoustic signal detector 151 and the second acoustic signal detector 152 arrive. The axial position calculation unit 170 calculates the axial position of the location where the acoustic signal is generated based on the time difference measured by the time difference measurement unit 160.

図10は、第2の実施形態に係る回転電機の縦断面図である。 FIG. 10 is a vertical sectional view of the rotary electric machine according to the second embodiment.

第1音響信号検出器151は、結合側軸受32aの近傍で結合側軸受ブラケット34aの内側の近傍に配置されている。また、第2音響信号検出器152は、回転子鉄心12を挟んで第1音響信号検出器151と反対側の、反結合側軸受32bの近傍で反結合側軸受ブラケット34bの内側の近傍に配置されている。 The first acoustic signal detector 151 is arranged in the vicinity of the coupling side bearing 32a and in the vicinity of the inside of the coupling side bearing bracket 34a. Further, the second acoustic signal detector 152 is arranged on the opposite side of the rotor iron core 12 from the first acoustic signal detector 151, in the vicinity of the anti-coupling side bearing 32b and in the vicinity of the inside of the anti-coupling side bearing bracket 34b. Has been done.

時間差測定部160および軸方向位置算出部170は、フレーム30の外側のたとえば、筐体内に収納されている。時間差測定部160には、伝送部150aを経由して、第1音響信号検出器151および第2音響信号検出器152それぞれからの音響信号が入力される。 The time difference measuring unit 160 and the axial position calculating unit 170 are housed in, for example, a housing outside the frame 30. Acoustic signals from the first acoustic signal detector 151 and the second acoustic signal detector 152 are input to the time difference measuring unit 160 via the transmission unit 150a.

図11は、第2の実施形態に係る部分放電検出方法を説明する音響信号の時間変化を示すグラフである。 FIG. 11 is a graph showing a time change of an acoustic signal for explaining the partial discharge detection method according to the second embodiment.

第1音響信号検出器151および第2音響信号検出器152それぞれからの音響信号P1、P2が入力され、その強度レベルが所定のレベルL0を超えている場合、時間差測定部160は、これらの音響信号が到達した時間差t2を測定する。 When the acoustic signals P1 and P2 from the first acoustic signal detector 151 and the second acoustic signal detector 152 are input and the intensity level exceeds a predetermined level L0, the time difference measuring unit 160 sets these acoustics. The time difference t2 at which the signal arrives is measured.

図12は、第2の実施形態に係る部分放電検出方法における部分放電の軸方向位置の特定を説明する概念的な縦断面図である。 FIG. 12 is a conceptual vertical cross-sectional view illustrating the identification of the axial position of the partial discharge in the partial discharge detecting method according to the second embodiment.

いま、固定子鉄心21の第1音響信号検出器151に近い側の端部からΔXの位置で、音響信号が発生した場合を考える。この場合、次の関係式(6)が成立する。
(L2+H-ΔX)-(ΔX+L1)=t2・V ・・・(6)
ただし、L1は第1音響信号検出器151と固定子鉄心21の端部間の距離、L2は第2音響信号検出器152と固定子鉄心21の端部間の距離、Hは固定子鉄心21の軸方向の長さ、Vは音速を示す。
Now, consider a case where an acoustic signal is generated at a position of ΔX from the end of the stator core 21 on the side close to the first acoustic signal detector 151. In this case, the following relational expression (6) holds.
(L2 + H-ΔX)-(ΔX + L1) = t2 ・ V ・ ・ ・ (6)
However, L1 is the distance between the first acoustic signal detector 151 and the end of the stator core 21, L2 is the distance between the second acoustic signal detector 152 and the end of the stator core 21, and H is the distance between the stator core 21. The axial length of, V indicates the speed of sound.

したがって、音響信号が発生した軸方向位置ΔXは、次の式(7)により算出される。
ΔX=(L2-L1+H-t2・V)/2 ・・・(7)
Therefore, the axial position ΔX at which the acoustic signal is generated is calculated by the following equation (7).
ΔX = (L2-L1 + Ht2 ・ V) / 2 ・ ・ ・ (7)

以上のように、本第2の実施形態に係る部分放電検出システム100aによって、部分放電が発生した箇所について、周方向の角度位置に加えて、軸方向の位置の特定が可能である。 As described above, the partial discharge detection system 100a according to the second embodiment can specify the position in the axial direction in addition to the angular position in the circumferential direction for the location where the partial discharge has occurred.

[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention.

たとえば、実施形態では、光信号発信器112からの信号を光信号受信器120が受信し、この信号を信号弁別部141がバックグラウンドと区別可能な有意な信号であるか否かを弁別する方式の場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、光信号発信器112が、光検出器111からの信号がある強度以上の場合に、パルス信号を出力する方式であっても良い。この場合は、周方向位置特定装置130において、信号弁別部141は不要である。 For example, in the embodiment, the optical signal receiver 120 receives the signal from the optical signal transmitter 112, and the signal discrimination unit 141 discriminates whether or not the signal is a significant signal distinguishable from the background. The case of is shown as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the optical signal transmitter 112 may output a pulse signal when the signal from the photodetector 111 has a certain intensity or higher. In this case, the signal discrimination unit 141 is not required in the circumferential position specifying device 130.

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Furthermore, these embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

10…回転子、11…ロータシャフト、11a…カップリング部、12…回転子鉄心、15…内扇、18…空隙、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、30…フレーム、30a…閉空間、32a…結合側軸受、32b…反結合側軸受、34a…結合側軸受ブラケット、34b…反結合側軸受ブラケット、40…冷却器、41…冷却管、42…冷却器カバー、43…冷却器入口開口、44…冷却器出口開口、100、100a…部分放電検出システム、101…定位置発光器、110…光検出装置、111…光検出器、112…光信号発信器、113…支持部、114…ボス、120…光信号受信器、120a…伝送線、130…周方向位置特定装置、131…入力部、132…光信号記憶部、133…制御部、134…出力部、140…演算部、141…信号弁別部、142…位相算出部、143…周方向位置算出部、150…軸方向位置特定装置、150a…伝送部、151…第1音響信号検出器、152…第2音響信号検出器、160…時間差測定部、170…軸方向位置算出部、200…回転電機 10 ... Rotor, 11 ... Rotor shaft, 11a ... Coupling part, 12 ... Rotor core, 15 ... Inner fan, 18 ... Air gap, 20 ... Fixture, 21 ... Fixture core, 22 ... Fixture winding, 30 Frame, 30a ... closed space, 32a ... coupling side bearing, 32b ... anti-coupling side bearing, 34a ... coupling side bearing bracket, 34b ... anti-coupling side bearing bracket, 40 ... cooler, 41 ... cooling pipe, 42 ... cooler Cover, 43 ... cooler inlet opening, 44 ... cooler outlet opening, 100, 100a ... partial discharge detection system, 101 ... fixed position light emitter, 110 ... optical detector, 111 ... optical detector, 112 ... optical signal transmitter , 113 ... Support unit, 114 ... Boss, 120 ... Optical signal receiver, 120a ... Transmission line, 130 ... Circumferential position specifying device, 131 ... Input unit, 132 ... Optical signal storage unit, 133 ... Control unit, 134 ... Output Unit, 140 ... Calculation unit, 141 ... Signal discrimination unit, 142 ... Phase calculation unit, 143 ... Circumferential position calculation unit, 150 ... Axial position identification device, 150a ... Transmission unit, 151 ... First acoustic signal detector, 152 ... second acoustic signal detector, 160 ... time difference measurement unit, 170 ... axial position calculation unit, 200 ... rotary electric machine

Claims (6)

固定子巻線からの部分放電の位置を特定する部分放電検出システムであって、
固定子鉄心および回転子鉄心に対して軸方向の一方側でロータシャフトに取り付けられて前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間の空隙と軸方向に並び、前記ロータシャフトとともに回転し、前記部分放電時の発光を検出する光検出器、を具備する光検出装置と、
前記光検出装置に対向するように周方向の一か所に静止固定され発光を継続する定位置発光器と、
前記定位置発光器からの発光による周期的な光信号と前記部分放電の発光による光信号に基づいて前記部分放電の周方向の位置を特定する周方向位置特定装置と、
を具備することを特徴とする部分放電検出システム。
A partial discharge detection system that identifies the position of partial discharge from the stator windings.
Attached to the rotor shaft on one side in the axial direction with respect to the stator core and the rotor core, the stator core and the rotor core are aligned in the axial direction with the gap between the stator core and the rotor core, and rotate together with the rotor shaft. A photodetector including a photodetector that detects light emission during partial discharge,
A fixed-position light emitter that is statically fixed in one place in the circumferential direction so as to face the photodetector and continues to emit light.
A circumferential position specifying device that specifies the circumferential position of the partial discharge based on a periodic optical signal generated by light emitted from the fixed position light emitter and an optical signal generated by light emitted from the partial discharge.
A partial discharge detection system, characterized in that it comprises.
前記光検出器は、前記部分放電による発光および前記定位置発光器からの前記周期的な光信号を検出し、
前記光検出装置は、
記光検出器で検出した光信号を無線で発信する光信号発信器、
を具備することを特徴とする請求項1に記載の部分放電検出システム。
The photodetector detects light emitted by the partial discharge and the periodic optical signal from the home position light emitter .
The photodetector is
An optical signal transmitter that wirelessly transmits an optical signal detected by the photodetector,
The partial discharge detection system according to claim 1, wherein the system is provided with.
前記周方向位置特定装置は、
前記定位置発光器からの発光による周期的な光信号に対する前記部分放電による発光の位相を算出する位相算出部と、
前記位相に基づいて前記部分放電による発光がなされた固定子巻線の周方向位置を算出する周方向位置算出部と、
を具備することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の部分放電検出システム。
The circumferential position specifying device is
A phase calculation unit that calculates the phase of light emission due to the partial discharge with respect to a periodic optical signal due to light emission from the fixed position light emitter, and a phase calculation unit.
A circumferential position calculation unit that calculates the circumferential position of the stator winding that emits light due to the partial discharge based on the phase, and a circumferential position calculation unit.
The partial discharge detection system according to claim 1 or 2, wherein the partial discharge detection system is provided.
前記部分放電による発光の軸方向の位置を特定する軸方向位置特定装置をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の部分放電検出システム。 The partial discharge detection system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an axial position specifying device for specifying an axial position of light emission due to the partial discharge. 軸方向に延びたロータシャフトと前記ロータシャフトに取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に空隙を介して配置された固定子鉄心と前記固定子鉄心に形成され周方向に互いに間隔をおいて軸方向に貫通する複数のスロットに配設された固定子巻線とを有する固定子と、
前記ロータシャフトの前記回転子鉄心の軸方向の両側のそれぞれの部分において前記ロータシャフトを回転可能に支持する2つの軸受と、
前記固定子巻線からの部分放電の位置を特定する部分放電検出システムと、
を備えた回転電機であって、
前記部分放電検出システムは、
前記固定子鉄心および前記回転子鉄心に対して軸方向の一方側で前記ロータシャフトに取り付けられて前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間の空隙と軸方向に並び、前記ロータシャフトとともに回転し、前記部分放電時の発光を検出する光検出器、を具備する光検出装置と、
前記光検出装置に対向するように周方向の一か所に静止固定され発光を継続する定位置発光器と、
前記定位置発光器からの発光による周期的な光信号と前記部分放電の発光による光信号に基づいて前記部分放電の周方向の位置を特定する周方向位置特定装置と、
を具備することを特徴とする回転電機。
A rotor having a rotor shaft extending in the axial direction and a rotor core attached to the rotor shaft, and a rotor.
A stator core arranged radially outside the rotor core via a gap, and a stator formed in the stator core and arranged in a plurality of slots vertically spaced apart from each other in the circumferential direction. With a stator with windings,
Two bearings that rotatably support the rotor shaft at each portion of the rotor shaft on both sides in the axial direction of the rotor core,
A partial discharge detection system that identifies the position of the partial discharge from the stator winding,
It is a rotary electric machine equipped with
The partial discharge detection system is
It is attached to the rotor shaft on one side in the axial direction with respect to the stator core and the rotor core, is aligned axially with the gap between the stator core and the rotor core, and rotates together with the rotor shaft. A photodetector including a photodetector that detects light emission during partial discharge,
A fixed-position light emitter that is statically fixed in one place in the circumferential direction so as to face the photodetector and continues to emit light.
A circumferential position specifying device that specifies the circumferential position of the partial discharge based on a periodic optical signal generated by light emitted from the fixed position light emitter and an optical signal generated by light emitted from the partial discharge.
A rotary electric machine characterized by being equipped with.
回転電機の運転中に、定位置発光器を発光状態とするステップと、
信号弁別部が新たな光信号と判定した場合に位相算出部が、前記定位置発光器からの光信号と前記新たな光信号とに基づいて位相を算出するステップと、
周方向位置算出部が、前記位相に基づいて部分放電の周方向位置を算出するステップと、
を有し、
前記新たな光信号は、固定子鉄心および回転子鉄心に対して軸方向の一方側でロータシャフトに取り付けられて前記固定子鉄心と前記回転子鉄心との間の空隙と軸方向に並び前記ロータシャフトとともに回転する光検出器、が検出した前記部分放電時の発光の光信号である、ことを特徴とする部分放電検出方法。
During the operation of the rotary electric machine, the step of setting the fixed position light emitter to the light emitting state and
When the signal discrimination unit determines that the optical signal is new, the phase calculation unit calculates the phase based on the optical signal from the fixed position light emitter and the new optical signal.
A step in which the circumferential position calculation unit calculates the circumferential position of the partial discharge based on the phase, and
Have,
The new optical signal is attached to the rotor shaft on one side in the axial direction with respect to the stator core and the rotor core, and is aligned axially with the gap between the stator core and the rotor core. A method for detecting partial discharge , which is an optical signal of light emitted at the time of partial discharge detected by a photodetector that rotates together with a shaft .
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