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JP7378381B2 - Discharge detection device for rotating electrical machines - Google Patents
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Description

本発明は、回転電機用放電検出装置に関する。 The present invention relates to a discharge detection device for a rotating electric machine.

従来、回転電機で発生する部分放電を検出する回転電機用放電検出装置が知られている。 Conventionally, a discharge detection device for a rotating electrical machine that detects partial discharge occurring in a rotating electrical machine is known.

特開2016-212122号公報JP2016-212122A

この種の回転電機用放電検出装置では、鉄心で発生した部品放電の位置の特定をしやすい構成が得られれば有益である。 In this type of discharge detection device for a rotating electric machine, it would be beneficial if a configuration could be obtained that makes it easy to specify the position of component discharge generated in the iron core.

そこで、本発明の課題の一つは、鉄心で発生した部分放電の位置を特定しやすい回転電機用放電検出装置を得ることである。 Therefore, one of the objects of the present invention is to obtain a discharge detection device for a rotating electric machine that can easily identify the position of a partial discharge generated in an iron core.

本発明の実施形態の回転電機用放電検出装置は、固定子鉄心と前記固定子鉄心に対して回転する回転子鉄心とを備えた回転電機の前記固定子鉄心に設けられ、部分放電に伴って放射された波を受信する固定子センサと、前記回転子鉄心に設けられ、前記波を受信する回転子センサと、前記固定子センサおよび前記回転子センサに対する前記波の到達時間差に基づいて、前記部分放電の位置を特定する放電発生位置特定部と、を備える。 A discharge detection device for a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention is provided in the stator core of a rotating electrical machine including a stator core and a rotor core that rotates with respect to the stator core, and a stator sensor that receives the radiated waves, a rotor sensor that is provided on the rotor core and receives the waves, and a difference in arrival time of the waves to the stator sensor and the rotor sensor. and a discharge occurrence position specifying section that specifies the position of partial discharge.

本発明の実施形態の回転電機用放電検出装置によれば、鉄心で発生した部分放電の位置を特定しやすい回転電機用放電検出装置を得ることができる。 According to the discharge detection device for a rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a discharge detection device for a rotating electrical machine that can easily identify the position of a partial discharge generated in an iron core.

図1は、第1実施形態の回転電機システムの構成を例示的に示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a rotating electrical machine system according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態の回転電機の一部の例示的な正面図である。FIG. 2 is an exemplary front view of a portion of the rotating electrical machine of the first embodiment. 図3は、第1実施形態の回転電機の一部の例示的な断面図である。FIG. 3 is an exemplary sectional view of a part of the rotating electric machine of the first embodiment. 図4は、第1実施形態の絶縁診断装置の構成を例示的に示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram exemplarily showing the configuration of the insulation diagnostic device according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態の絶縁診断装置の制御部が実行する放電検出処理を例示的に示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart exemplarily showing the discharge detection process executed by the control unit of the insulation diagnostic device of the first embodiment. 図6は、第2実施形態の回転電機システムの一部の例示的な正面図である。FIG. 6 is an exemplary front view of a part of the rotating electrical machine system of the second embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。 Exemplary embodiments of the invention are disclosed below. The configuration of the embodiment shown below and the effects and effects brought about by the configuration are merely examples. The present invention can be realized by configurations other than those disclosed in the following embodiments. Further, according to the present invention, it is possible to obtain at least one of various effects (including derivative effects) obtained by the configuration.

また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。 Further, the following embodiments include similar components. Those similar components are given common reference numerals, and redundant explanations will be omitted.

(第1実施形態)
<回転電機システム1>
図1は、第1実施形態の回転電機システム1の構成を例示的に示す図である。図1に示されるように、回転電機システム1は、回転電機100と、絶縁診断装置200と、を備える。回転電機100は、例えば三相誘電電動機である。なお、回転電機100は、上記に限定されない。絶縁診断装置200は、回転電機100の絶縁診断を行う。絶縁診断装置200は、回転電機100の絶縁診断として部分放電の検出を行う。
(First embodiment)
<Rotating electrical machine system 1>
FIG. 1 is a diagram exemplarily showing the configuration of a rotating electrical machine system 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine system 1 includes a rotating electrical machine 100 and an insulation diagnostic device 200. Rotating electric machine 100 is, for example, a three-phase dielectric motor. Note that the rotating electrical machine 100 is not limited to the above. The insulation diagnosis device 200 performs an insulation diagnosis of the rotating electrical machine 100. The insulation diagnosis device 200 performs partial discharge detection as an insulation diagnosis of the rotating electrical machine 100.

<回転電機100>
回転電機100は、筐体10と、回転子20と、固定子30と、を有する。
<Rotating electrical machine 100>
The rotating electrical machine 100 includes a housing 10, a rotor 20, and a stator 30.

筐体10は、箱型に形成されている。筐体10は、回転子20の一部と固定子30と、を収容している。筐体10は、ケースとも称される。 The housing 10 is formed into a box shape. The housing 10 accommodates a portion of the rotor 20 and the stator 30. The housing 10 is also referred to as a case.

回転子20は、ロータシャフト21と、回転子鉄心22と、を有する。ロータシャフト21のうち軸方向の両端部の間の部分に回転子鉄心22が固定されている。回転子20は、固定子30に対して回転軸Ax1回りに回転する。回転軸Ax1は、例えばロータシャフト21の中心軸(中心線)である。以後、特に言及しない限り、軸方向、径方向、および周方向は、回転子20の軸方向、径方向、および周方向、すなわち回転軸Ax1の軸方向、径方向、および周方向である。 The rotor 20 has a rotor shaft 21 and a rotor core 22. A rotor core 22 is fixed to a portion of the rotor shaft 21 between both ends in the axial direction. The rotor 20 rotates around the rotation axis Ax1 with respect to the stator 30. The rotation axis Ax1 is, for example, the center axis (center line) of the rotor shaft 21. Hereinafter, unless otherwise specified, the axial direction, radial direction, and circumferential direction refer to the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the rotor 20, that is, the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the rotation axis Ax1.

ロータシャフト21は、回転軸Ax1回りに回転可能に、二つの軸受23を介して筐体10に支持されている。二つの軸受23は、軸方向において回転子鉄心22の両側に位置している。軸受23は、例えば、すべり軸受やころがり軸受等である。 The rotor shaft 21 is supported by the housing 10 via two bearings 23 so as to be rotatable around the rotation axis Ax1. The two bearings 23 are located on both sides of the rotor core 22 in the axial direction. The bearing 23 is, for example, a sliding bearing, a rolling bearing, or the like.

ロータシャフト21の軸方向の両端部は、筐体10から筐体10の外部に突出している。ロータシャフト21の軸方向の一方の端部には、結合部14Aが設けられている。結合部14Aは、結合対象(不図示)と結合される。回転電機100には、回転子20の回転角度を検出する角度センサ25が設けられている。 Both ends of the rotor shaft 21 in the axial direction protrude from the housing 10 to the outside of the housing 10 . A coupling portion 14A is provided at one end of the rotor shaft 21 in the axial direction. The coupling portion 14A is coupled to a coupling target (not shown). The rotating electrical machine 100 is provided with an angle sensor 25 that detects the rotation angle of the rotor 20.

図2は、第1実施形態の回転電機100の一部の例示的な正面図である。図3は、第1実施形態の回転電機100の一部の例示的な断面図である。 FIG. 2 is an exemplary front view of a portion of the rotating electrical machine 100 of the first embodiment. FIG. 3 is an exemplary sectional view of a portion of the rotating electrical machine 100 of the first embodiment.

図2に示されるように、回転子鉄心22は、外周部22aと、内周部22bと、を有する。外周部22aには、複数の凹部22cと複数の凸部22dとが周方向に交互に設けられている。別の言い方をすると、回転子鉄心22は、ベース部22eと、ベース部22eの外周部から径方向外側に突出し互いに周方向に間隔を空けて並べられた複数の凸部22dと、を有する。隣り合う凸部22d間に凹部22cが設けられている。複数の凹部22cと複数の凸部22dとは、軸方向に延びる。 As shown in FIG. 2, the rotor core 22 has an outer peripheral part 22a and an inner peripheral part 22b. A plurality of recesses 22c and a plurality of protrusions 22d are provided alternately in the circumferential direction on the outer peripheral portion 22a. In other words, the rotor core 22 includes a base portion 22e and a plurality of convex portions 22d that protrude radially outward from the outer peripheral portion of the base portion 22e and are arranged at intervals in the circumferential direction. A recess 22c is provided between adjacent projections 22d. The plurality of recesses 22c and the plurality of protrusions 22d extend in the axial direction.

また、図3に示されるように、回転子鉄心22は、軸方向に並べられた複数の円盤状の鉄心ブロック24を有する。複数の鉄心ブロック24は、連結バー27およびエンドリング26によって一体化されている。軸方向に隣り合う二つの鉄心ブロック33の間には、ダクト22fが設けられている。ダクト22fは、空気の通路である。 Further, as shown in FIG. 3, the rotor core 22 includes a plurality of disc-shaped core blocks 24 arranged in the axial direction. The plurality of core blocks 24 are integrated by a connecting bar 27 and an end ring 26. A duct 22f is provided between two axially adjacent iron core blocks 33. The duct 22f is an air passage.

図1に示されるように、固定子30は、固定子鉄心31と、固定子巻線32と、を有する。固定子鉄心31は、回転子鉄心22の径方向外側に位置し、回転子鉄心22を囲む円筒状に形成されている。固定子鉄心31は、筐体10に固定されている。 As shown in FIG. 1, the stator 30 includes a stator core 31 and a stator winding 32. Stator core 31 is located radially outside of rotor core 22 and is formed in a cylindrical shape surrounding rotor core 22 . Stator core 31 is fixed to housing 10 .

図2に示されるように、固定子鉄心31は、外周部31aと、内周部31bと、を有する。内周部31bには、複数のスロット31cと複数のティース31dとが周方向に交互に設けられている。別の言い方をすると、固定子鉄心31は、ベース部31eと、ベース部31eの内周部から径方向内側に突出し互いに周方向に間隔を空けて並べられた複数のティース31dと、を有する。隣り合うティース31d間にスロット31cが設けられている。ベース部31eは、固定子コアバック部とも称される。 As shown in FIG. 2, the stator core 31 has an outer peripheral part 31a and an inner peripheral part 31b. In the inner peripheral portion 31b, a plurality of slots 31c and a plurality of teeth 31d are provided alternately in the circumferential direction. In other words, the stator core 31 includes a base portion 31e and a plurality of teeth 31d that protrude radially inward from the inner peripheral portion of the base portion 31e and are arranged at intervals in the circumferential direction. A slot 31c is provided between adjacent teeth 31d. The base portion 31e is also referred to as a stator core back portion.

また、図3に示されるように、固定子鉄心31は、軸方向に並べられた複数の円盤状の鉄心ブロック33を有する。複数の鉄心ブロック33は、互いに一体化されている。軸方向に隣り合う二つの鉄心ブロック33の間には、ダクト31fが設けられている。ダクト31fは、空気の通路である。 Further, as shown in FIG. 3, the stator core 31 includes a plurality of disc-shaped core blocks 33 arranged in the axial direction. The plurality of iron core blocks 33 are integrated with each other. A duct 31f is provided between two axially adjacent iron core blocks 33. The duct 31f is an air passage.

図1および図3に示される固定子巻線32は、固定子鉄心31のスロット31c内に入れられて固定子鉄心31に固定されている。固定子巻線32は、軸方向に延びる。 The stator winding 32 shown in FIGS. 1 and 3 is inserted into the slot 31c of the stator core 31 and fixed to the stator core 31. Stator winding 32 extends in the axial direction.

また、図2および図3に示されるように、回転電機100は、複数の回転子センサ40と、複数の固定子センサ50と、を有する。回転子センサ40および固定子センサ50は、回転電機100で発生する部分放電に伴って放射される波を受信可能である。部分放電は、例えば、固定子鉄心31のスロット31c内の固定子巻線32で発生したり、固定子巻線32と固定子鉄心31との間で発生したりする。すなわち、部分放電は、例えば、固定子鉄心31で発生する、回転子センサ40および固定子センサ50は、波として電磁波を受信可能である。なお、回転子センサ40および固定子センサ50は、波として、光、超音波等を受信可能なものであってもよい。波は、放射波や放射信号とも称される。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the rotating electric machine 100 includes a plurality of rotor sensors 40 and a plurality of stator sensors 50. The rotor sensor 40 and the stator sensor 50 can receive waves emitted due to partial discharge generated in the rotating electrical machine 100. Partial discharge occurs, for example, in the stator winding 32 within the slot 31c of the stator core 31, or between the stator winding 32 and the stator core 31. That is, partial discharge occurs, for example, in the stator core 31, and the rotor sensor 40 and stator sensor 50 can receive electromagnetic waves as waves. Note that the rotor sensor 40 and the stator sensor 50 may be capable of receiving light, ultrasonic waves, etc. as waves. The waves are also called radiated waves or radiated signals.

本実施形態では、回転子鉄心22の各鉄心ブロック24に、二つの回転子センサ40が固定されている。二つの回転子センサ40は、第1回転子センサ40Aと第2回転子センサ40Bとである。回転子センサ40は、回転子鉄心22の各鉄心ブロック24の外周部22aに配置されている。回転子センサ40は、ダクト22f内に入れられている。また、固定子鉄心31の各鉄心ブロック33に、一つの固定子センサ50が固定されている。固定子センサ50は、固定子鉄心31の各鉄心ブロック33のベース部31eに配置されている。回転子センサ40は、ダクト31f内に入れられている。固定子センサ50は、ダクト31f内に入れられている。また、径方向に並ぶ鉄心ブロック24,33に設けられた二つの回転子センサ40および固定子センサ50は、同一の平面E上に配置されている。また、複数の回転子センサ40は、軸方向に延びる二列に並べられ、当該二列は、周方向に間隔を空けている。また、複数の固定子センサ50は、軸方向に延びる一例に並べられている。回転子センサ40および固定子センサ50は、放電センサとも称される。 In this embodiment, two rotor sensors 40 are fixed to each core block 24 of the rotor core 22. The two rotor sensors 40 are a first rotor sensor 40A and a second rotor sensor 40B. The rotor sensor 40 is arranged on the outer peripheral portion 22a of each core block 24 of the rotor core 22. The rotor sensor 40 is placed inside the duct 22f. Further, one stator sensor 50 is fixed to each core block 33 of the stator core 31. The stator sensor 50 is arranged on the base portion 31e of each core block 33 of the stator core 31. The rotor sensor 40 is placed inside the duct 31f. The stator sensor 50 is placed inside the duct 31f. Moreover, the two rotor sensors 40 and stator sensors 50 provided in the core blocks 24 and 33 arranged in the radial direction are arranged on the same plane E. Further, the plurality of rotor sensors 40 are arranged in two rows extending in the axial direction, and the two rows are spaced apart in the circumferential direction. Moreover, the plurality of stator sensors 50 are arranged in an example extending in the axial direction. Rotor sensor 40 and stator sensor 50 are also referred to as discharge sensors.

<絶縁診断装置200>
図4は、第1実施形態の絶縁診断装置200の構成を例示的に示すブロック図である。図4に示されるように、絶縁診断装置200は、制御部201と、記憶装置202と、通信部203と、入出力部204と、を備える。制御部201と、記憶装置202、通信部203、および入出力部204とは、情報および信号を授受可能に接続されている。
<Insulation diagnostic device 200>
FIG. 4 is a block diagram exemplarily showing the configuration of the insulation diagnostic device 200 of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the insulation diagnostic device 200 includes a control section 201, a storage device 202, a communication section 203, and an input/output section 204. The control unit 201, the storage device 202, the communication unit 203, and the input/output unit 204 are connected to be able to exchange information and signals.

記憶装置202は、各種の情報を記憶する。本実施形態では、記憶装置202は、各回転子センサ40および各固定子センサ50の位置を記憶している。回転子センサ40の位置は、例えば、回転子鉄心22中の所定の基準位置である回転子基準位置に対する位置である。この回転子基準位置に対する回転子センサ40の位置と、角度センサ25の出力(回転基準に対する回転子20の角度)とから、所定のセンサ基準位置に対する回転子センサ40の位置を算出することができる。センサ基準位置は、任意であるが、例えば、ある固定子センサ50の位置であってよい。固定子センサ50の位置は、センサ基準位置に対する位置である。記憶装置202は、公知の記憶媒体である。 The storage device 202 stores various information. In this embodiment, the storage device 202 stores the positions of each rotor sensor 40 and each stator sensor 50. The position of the rotor sensor 40 is, for example, a position relative to a rotor reference position, which is a predetermined reference position in the rotor core 22. From the position of the rotor sensor 40 with respect to this rotor reference position and the output of the angle sensor 25 (the angle of the rotor 20 with respect to the rotation reference), the position of the rotor sensor 40 with respect to a predetermined sensor reference position can be calculated. . The sensor reference position is arbitrary, and may be, for example, the position of a certain stator sensor 50. The position of the stator sensor 50 is relative to the sensor reference position. Storage device 202 is a known storage medium.

通信部203は、他の装置と通信するための通信インターフェースである。例えば、通信部203は、回転子センサ40と無線通信する通信インターフェースと、固定子センサ50と有線通信する通信インターフェースと、角度センサ25と有線通信する通信インターフェースと、を有する。なお、通信部203は、固定子センサ50および角度センサ25と無線通信してもよい。 The communication unit 203 is a communication interface for communicating with other devices. For example, the communication unit 203 includes a communication interface for wireless communication with the rotor sensor 40, a communication interface for wired communication with the stator sensor 50, and a communication interface for wired communication with the angle sensor 25. Note that the communication unit 203 may wirelessly communicate with the stator sensor 50 and the angle sensor 25.

入出力部204は、作業者等の操作者からの操作指示を受け付ける入力部と、画像を表示する表示部と、を備える。入力部は、例えば、キーボード、マウス、などである。表示部は、例えば、液晶表示装置や、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイなどである。入出力部204は、入力部と表示部とを一体に備えたタッチパネル付ディスプレイであってもよい。 The input/output unit 204 includes an input unit that receives operation instructions from an operator such as a worker, and a display unit that displays an image. The input unit is, for example, a keyboard, a mouse, or the like. The display unit is, for example, a liquid crystal display device, an organic EL (Electro Luminescence) display, or the like. The input/output unit 204 may be a display with a touch panel that integrally includes an input unit and a display unit.

制御部201は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、を有する。すなわち、制御部201は、コンピュータである。CPUは、ROM等に記憶されたプログラムを読み出して実行する。また、CPUは、各種演算処理を並列処理可能に構成されている。RAMは、CPUがプログラムを実行して種々の演算処理を実行する際に用いられる各種データを一時的に記憶する。制御部201は、演算部や情報処理部とも称される。 The control unit 201 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). That is, the control unit 201 is a computer. The CPU reads and executes a program stored in a ROM or the like. Further, the CPU is configured to be able to perform various types of arithmetic processing in parallel. The RAM temporarily stores various data used when the CPU executes programs and performs various arithmetic operations. The control unit 201 is also referred to as a calculation unit or an information processing unit.

制御部201は、機能的構成として、取得部201aと、放電発生位置特定部201bと、を有する。これらの機能的構成は、CPUがROM等に記憶されたプログラムを実行した結果として実現される。なお、上記の機能的構成の一部または全部が専用のハードウェア(回路)によって実現されてもよい。 The control unit 201 has, as a functional configuration, an acquisition unit 201a and a discharge occurrence position identification unit 201b. These functional configurations are realized as a result of the CPU executing a program stored in a ROM or the like. Note that part or all of the above functional configuration may be realized by dedicated hardware (circuit).

取得部201aは、回転子センサ40、固定子センサ50、および角度センサ25等から各種情報や信号を取得する。 The acquisition unit 201a acquires various information and signals from the rotor sensor 40, stator sensor 50, angle sensor 25, and the like.

放電発生位置特定部201bは、取得部201aによって取得された情報に基づいて、部分放電の発生位置を特定する。放電発生位置特定部201bによる部分放電の位置の特定には、双曲線法が用いられる。以下に、放電発生位置特定部201bによる部分放電の位置の特定方法について説明する。 The discharge occurrence position identification unit 201b identifies the occurrence position of a partial discharge based on the information acquired by the acquisition unit 201a. The hyperbolic method is used to specify the position of a partial discharge by the discharge occurrence position specifying unit 201b. A method for specifying the position of a partial discharge by the discharge occurrence position specifying section 201b will be described below.

部分放電発生部D(図2,3)で部分放電が発生すると、当該部分放電に伴って波である電磁波がパルス信号として放射される。この電磁波は、各回転子センサ40および各固定子センサ50に到達する。各回転子センサ40および各固定子センサ50は、受信した波を電圧に変換したデジタル信号と当該電磁波の受信時刻とを含む放電情報を、絶縁診断装置200に送信する。部分放電発生部Dの位置によっては、各回転子センサ40および各固定子センサ50と部分放電発生部Dとの距離により、同じパルス信号でも各回転子センサ40および各固定子センサ50に到達する時間に差が生じる。つまり、ある固定子センサ50に電磁波が到着する時刻と、ある回転子センサ40に電磁波が到着する時刻と、に差が生じる。すなわち、固定子センサ50および回転子センサ40に対する電磁波の到達時間差が生じる。換言すると、固定子センサ50が電磁波を受信する時刻と、回転子センサ40が電磁波を受信する時刻と、に差が生じる。到達時間差は、受信時間差とも称される。 When a partial discharge occurs in the partial discharge generating section D (FIGS. 2 and 3), an electromagnetic wave, which is a wave, is emitted as a pulse signal along with the partial discharge. This electromagnetic wave reaches each rotor sensor 40 and each stator sensor 50. Each rotor sensor 40 and each stator sensor 50 transmits discharge information including a digital signal obtained by converting a received wave into a voltage and a reception time of the electromagnetic wave to the insulation diagnostic device 200. Depending on the position of the partial discharge generating part D, even the same pulse signal can reach each rotor sensor 40 and each stator sensor 50 depending on the distance between each rotor sensor 40 and each stator sensor 50 and the partial discharge generating part D. There will be a difference in time. In other words, there is a difference between the time when electromagnetic waves arrive at a certain stator sensor 50 and the time when electromagnetic waves arrive at a certain rotor sensor 40. That is, a difference in arrival time of electromagnetic waves to the stator sensor 50 and the rotor sensor 40 occurs. In other words, there is a difference between the time when stator sensor 50 receives electromagnetic waves and the time when rotor sensor 40 receives electromagnetic waves. The arrival time difference is also referred to as the reception time difference.

ここで、各回転子センサ40および各固定子センサ50の総称として受信センサを用いる。ある2つの受信センサを基準点としてこれらの基準点からの距離差が一定な点の軌跡は両基準点を焦点とする双曲線となる。ある平面E上の固定子センサ50と当該平面E上の第1回転子センサ40Aとの間の双曲線と、当該固定子センサ50と当該平面E上の第2回転子センサ40Bとの間の双曲線と、を求める。なお、このとき、電磁波を受信したときの各回転子センサ40の位置は、角度センサ25の出力から算出することができる。そして、上記平面E上の固定子センサ50と当該平面E上の第1回転子センサ40Aとの間の双曲線と、当該固定子センサ50と当該平面E上の第2回転子センサ40Bとの間の双曲線との交点座標(交点位置)を求めることにより、部分放電発生部Dの平面E上の位置(周方向および径方向の位置)を特定することができる。また、複数の固定子センサ50または複数の回転子センサ40のうち受信した電磁波の強度(電圧の値)が最も大きい固定子センサ50または複数の回転子センサ40の軸方向の位置を部分放電発生部Dの軸方向の位置として特定(決定)する。このようにして、部分放電発生部Dの位置(周方向、径方向および軸方向の位置)を求めることができる。なお、複数の回転子センサ40と複数の固定子センサ50との複数の組のそれぞれの双曲線を求め、それら複数の双曲線の交点座標を部分放電発生部Dの位置として特定してもよい。 Here, a receiving sensor is used as a general term for each rotor sensor 40 and each stator sensor 50. With two receiving sensors as reference points, a locus of points having a constant distance difference from these reference points becomes a hyperbola with both reference points as focal points. A hyperbola between the stator sensor 50 on a certain plane E and the first rotor sensor 40A on the plane E, and a hyperbola between the stator sensor 50 and the second rotor sensor 40B on the plane E. and seek. Note that at this time, the position of each rotor sensor 40 when receiving the electromagnetic waves can be calculated from the output of the angle sensor 25. Then, a hyperbola between the stator sensor 50 on the plane E and the first rotor sensor 40A on the plane E, and a gap between the stator sensor 50 and the second rotor sensor 40B on the plane E. By determining the coordinates (intersection position) of the intersection with the hyperbola, the position (position in the circumferential direction and radial direction) of the partial discharge generating portion D on the plane E can be specified. In addition, partial discharge occurs at the position in the axial direction of the stator sensor 50 or the plurality of rotor sensors 40 where the received electromagnetic wave intensity (voltage value) is largest among the plurality of stator sensors 50 or the plurality of rotor sensors 40. It is specified (determined) as the axial position of section D. In this way, the position (circumferential, radial, and axial positions) of the partial discharge generating portion D can be determined. Note that the hyperbolas of each of a plurality of sets of the plurality of rotor sensors 40 and the plurality of stator sensors 50 may be obtained, and the coordinates of the intersection of the plurality of hyperbolas may be specified as the position of the partial discharge generating portion D.

絶縁診断装置200は、回転子センサ40および固定子センサ50とともに、部分放電の位置を特定する回転電機用放電検出装置300を構成している。 The insulation diagnostic device 200, together with the rotor sensor 40 and the stator sensor 50, constitutes a discharge detection device 300 for a rotating electrical machine that specifies the position of partial discharge.

次に、絶縁診断装置200の制御部201が実行する放電検出処理を図5に基づいて説明する。図5は、第1実施形態の絶縁診断装置200の制御部201が実行する放電検出処理を例示的に示すフローチャートである。 Next, the discharge detection process executed by the control unit 201 of the insulation diagnostic device 200 will be described based on FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart exemplarily showing the discharge detection process executed by the control unit 201 of the insulation diagnostic device 200 of the first embodiment.

まず、取得部201aが、回転子センサ40および固定子センサ50から放電情報を取得する(S11)。また、取得部201aは、角度センサ25から送信された回転子20の角度を示す角度情報を通信部203を介して受信する。 First, the acquisition unit 201a acquires discharge information from the rotor sensor 40 and the stator sensor 50 (S11). The acquisition unit 201a also receives angle information indicating the angle of the rotor 20 transmitted from the angle sensor 25 via the communication unit 203.

次に、放電発生位置特定部201bが、取得部201aによって取得された情報から固定子センサ50および回転子センサ40への電磁波の到達時間差を算出し、上述した方法で部分放電の発生位置を特定する(S12)。 Next, the discharge occurrence position specifying unit 201b calculates the arrival time difference of the electromagnetic waves to the stator sensor 50 and the rotor sensor 40 from the information acquired by the acquisition unit 201a, and specifies the position where the partial discharge occurs using the method described above. (S12).

次に、制御部201が、放電発生位置特定部201bによって特定された部分放電の位置を示す放電発生位置情報を出力する(S13)。例えば、制御部201は、放電発生位置情報を表示部に表示する。なお、この出力は、放電発生位置特定部201bが行ってもよいし、機能部としての出力部(不図示)が行ってもよい。 Next, the control unit 201 outputs discharge occurrence position information indicating the position of the partial discharge specified by the discharge occurrence position specifying unit 201b (S13). For example, the control unit 201 displays discharge occurrence position information on the display unit. Note that this output may be performed by the discharge occurrence position specifying section 201b, or may be performed by an output section (not shown) as a functional section.

<実施形態の効果>
以上のように、本実施形態では、回転電機用放電検出装置300は、固定子センサ50と、回転子センサ40と、放電発生位置特定部201bと、を備える。固定子センサ50は、固定子鉄心31と固定子鉄心31に対して回転する回転子鉄心22とを備えた回転電機100の固定子鉄心31に設けられ、部分放電に伴って放射された波(一例として、電磁波)を受信する。回転子センサ40は、回転子鉄心22に設けられ、波(一例として、電磁波)を受信する。放電発生位置特定部201bは、固定子センサ50および回転子センサ40に対する波の到達時間差に基づいて、部分放電の位置を特定する。
<Effects of embodiment>
As described above, in this embodiment, the electric discharge detection device 300 for a rotating electric machine includes the stator sensor 50, the rotor sensor 40, and the electric discharge occurrence position specifying section 201b. The stator sensor 50 is provided in a stator core 31 of a rotating electric machine 100 that includes a stator core 31 and a rotor core 22 that rotates with respect to the stator core 31, and detects waves ( As an example, receive electromagnetic waves). The rotor sensor 40 is provided on the rotor core 22 and receives waves (for example, electromagnetic waves). The discharge occurrence position specifying unit 201b specifies the position of partial discharge based on the difference in arrival time of waves to the stator sensor 50 and the rotor sensor 40.

このような構成によれば、放電発生位置特定部201bが、固定子鉄心31に設けられた固定子センサ50および回転子鉄心22に設けられた回転子センサ40に対する波の到達時間差に基づいて、部分放電の位置を特定するので、鉄心(例えば固定子鉄心31)で発生した部分放電の位置を特定しやすい。また、このような構成によれば、異相間および同相間の両方の部分放電を検出することができる。 According to such a configuration, the discharge occurrence position specifying unit 201b, based on the difference in arrival time of waves to the stator sensor 50 provided on the stator core 31 and the rotor sensor 40 provided on the rotor core 22, Since the position of the partial discharge is specified, it is easy to specify the position of the partial discharge generated in the iron core (for example, the stator iron core 31). Moreover, according to such a configuration, both partial discharges between different phases and between different phases can be detected.

また、本実施形態では、例えば、一つの固定子センサ50と一つ以上の回転子センサ40とが、回転子鉄心22の軸方向と直交する平面E上に設けられている。 Further, in this embodiment, for example, one stator sensor 50 and one or more rotor sensors 40 are provided on a plane E perpendicular to the axial direction of the rotor core 22.

このような構成によれば、例えば、部分放電の周方向および径方向の位置を特定(推定)することができる。 According to such a configuration, for example, the circumferential and radial positions of partial discharge can be identified (estimated).

また、本実施形態では、回転電機用放電検出装置300は、軸方向に互いに間隔を空けて並べられた複数の固定子センサ50と、軸方向に互いに間隔を空けて並べられた複数の回転子センサ40と、を備える。 Further, in this embodiment, the discharge detection device 300 for a rotating electric machine includes a plurality of stator sensors 50 arranged at intervals in the axial direction, and a plurality of rotors arranged at intervals in the axial direction. A sensor 40 is provided.

このような構成によれば、例えば、部分放電の軸方向の位置を特定(推定)することができる。 According to such a configuration, for example, the axial position of partial discharge can be specified (estimated).

(第2実施形態)
図6は、第2実施形態の回転電機システム1の一部の例示的な正面図である。本実施形態は、各平面E上に一つの回転子センサ40と一つの固定子センサ50とが設けられている点と、放電発生位置特定部201bによる部分放電の位置の特定方法とが第1実施形態と異なる。
(Second embodiment)
FIG. 6 is an exemplary front view of a portion of the rotating electrical machine system 1 according to the second embodiment. In this embodiment, one rotor sensor 40 and one stator sensor 50 are provided on each plane E, and the method of specifying the position of partial discharge by the discharge occurrence position specifying section 201b is the first. Different from the embodiment.

回転子20の回転中に複数のパルス信号が放射された場合、あるパルス信号である第1パル信号を受信したときの回転子センサ40の第1位置P1と、第1パルス信号の次のパルス信号である第2パルス信号を受信したときの回転子センサ40の第2位置P2と、を角度センサ25の出力から算出する。そして、第1パルス信号の受信による平面E上の固定子センサ50と回転子センサ40の間の双曲線と、第2パルス信号の受信による平面E上の固定子センサ50と回転子センサ40の間の双曲線と、を求める。そして、第1パルス信号の受信による平面E上の固定子センサ50と回転子センサ40の間の双曲線と、第2パルス信号の受信による平面E上の固定子センサ50と回転子センサ40との間の双曲線との交点座標を求めることにより、部分放電発生部Dの周方向の位置を特定することができる。部分放電発生部Dの径方向の位置は、第1実施形態と同様の方法によって求めることができる。 When a plurality of pulse signals are emitted while the rotor 20 is rotating, the first position P1 of the rotor sensor 40 when receiving the first pulse signal, which is a certain pulse signal, and the next pulse of the first pulse signal. A second position P2 of the rotor sensor 40 when the second pulse signal is received is calculated from the output of the angle sensor 25. A hyperbola between the stator sensor 50 and the rotor sensor 40 on the plane E due to reception of the first pulse signal, and a hyperbola between the stator sensor 50 and the rotor sensor 40 on the plane E due to reception of the second pulse signal. Find the hyperbola of and. Then, a hyperbola between the stator sensor 50 and the rotor sensor 40 on the plane E due to the reception of the first pulse signal, and a hyperbola between the stator sensor 50 and the rotor sensor 40 on the plane E due to the reception of the second pulse signal. By determining the coordinates of the intersection with the hyperbola in between, the circumferential position of the partial discharge generating portion D can be specified. The radial position of the partial discharge generating portion D can be determined by the same method as in the first embodiment.

このような構成によれば、各平面E上に回転子センサ40および固定子センサ50が、それぞれ一つだけ設けられているので、回転電機用放電検出装置300の構成を簡素化しやすい。 According to such a configuration, since only one rotor sensor 40 and one stator sensor 50 are provided on each plane E, it is easy to simplify the configuration of the discharge detection device 300 for a rotating electric machine.

なお、上記各実施形態では、各平面Eに固定子センサ50が一つだけ設けられた例が示されたが、これに限定されない。例えば、固定子センサ50は、各平面Eに複数設けられていてもよい。 Note that in each of the above embodiments, an example was shown in which only one stator sensor 50 was provided on each plane E, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of stator sensors 50 may be provided on each plane E.

また、上記各実施形態では、回転子鉄心22および固定子鉄心31にダクト22f,31fが設けられ、ダクト22f,31fに回転子センサ40および固定子センサ50が配置された例が示されたが、これに限定されない。例えば、回転子鉄心22および固定子鉄心31にダクト22f,31fが設けられておらず、回転子センサ40および固定子センサ50が回転子鉄心22および固定子鉄心31に埋め込まれていてもよい。 Furthermore, in each of the above embodiments, an example has been shown in which the rotor core 22 and the stator core 31 are provided with the ducts 22f and 31f, and the rotor sensor 40 and the stator sensor 50 are disposed in the ducts 22f and 31f. , but not limited to. For example, the ducts 22f and 31f may not be provided in the rotor core 22 and the stator core 31, and the rotor sensor 40 and the stator sensor 50 may be embedded in the rotor core 22 and the stator core 31.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

22…回転子鉄心、31…固定子鉄心、40…回転子センサ、50…固定子センサ、100…回転電機、300…回転電機用放電検出装置、E…平面。 22... Rotor core, 31... Stator core, 40... Rotor sensor, 50... Stator sensor, 100... Rotating electrical machine, 300... Discharge detection device for rotating electrical machine, E... Plane.

Claims (3)

固定子鉄心と前記固定子鉄心に対して回転する回転子鉄心とを備えた回転電機の前記固定子鉄心に設けられ、部分放電に伴って放射された波を受信する固定子センサと、
前記回転子鉄心に設けられ、前記波を受信する回転子センサと、
前記固定子センサおよび前記回転子センサに対する前記波の到達時間差に基づいて、前記部分放電の位置を特定する放電発生位置特定部と、
を備えた回転電機用放電検出装置。
A stator sensor that is provided on the stator core of a rotating electrical machine that includes a stator core and a rotor core that rotates with respect to the stator core, and that receives waves radiated due to partial discharge;
a rotor sensor provided on the rotor core and receiving the waves;
a discharge occurrence position specifying unit that specifies the position of the partial discharge based on the arrival time difference of the waves with respect to the stator sensor and the rotor sensor;
Discharge detection device for rotating electric machines equipped with
一つの前記固定子センサと一つ以上の前記回転子センサとが、前記回転子鉄心の軸方向と直交する平面上に設けられた、請求項1に記載の回転電機用放電検出装置。 The discharge detection device for a rotating electric machine according to claim 1, wherein one of the stator sensors and one or more of the rotor sensors are provided on a plane perpendicular to an axial direction of the rotor core. 前記回転子鉄心の軸方向に互いに間隔を空けて並べられた複数の前記固定子センサと、
前記回転子鉄心の軸方向に互いに間隔を空けて並べられた複数の前記回転子センサと、
を備えた請求項1または2に記載の回転電機用放電検出装置。
a plurality of stator sensors arranged at intervals in the axial direction of the rotor core;
a plurality of rotor sensors arranged at intervals in the axial direction of the rotor core;
The discharge detection device for a rotating electric machine according to claim 1 or 2, comprising:
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