JP2008157901A - Anemometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は交流発電型の風速計に関するThe present invention relates to an AC power generation type anemometer.
風速計の方式としては交流発電機と同様の構造をもつ交流発電型と光学センサを用いたものに大別される。特に前者の方式はセンシングに電源を要しないため、極地での無人計測など消費電力を節約しなければならない用途に用いられている。Anemometers are roughly classified into AC generators having the same structure as AC generators and those using optical sensors. In particular, since the former method does not require a power source for sensing, it is used for applications where power consumption must be saved, such as unattended measurement in polar regions.
その構造として特許文献1に示すものが知られている。これは図6に示すように、受風用のプロペラ20を回転自在に軸支し、この軸21に円盤型の磁石22を取り付けてある。そしてこの磁石22の近傍にコイル23を配置し、磁石22の回転に伴ってコイル23に起電力が生ずるようになっている。The structure shown in
この起電力はプロペラ20の回転数に比例した交流信号となるため、この周波数を計測することで風速を算出するよう動作する。Since this electromotive force becomes an AC signal proportional to the rotation speed of the
計測したデータはデータロガーなどに記録され、後日回収するかあるいは無線ネットワークで外部へ送信される。
ところが、前記した従来の風速計では設置環境によっては誤差を生じることがある。
すなわち、この種の風速計は一般に気象条件が厳しい場所に設置されるが、とりわけ積雪地域における高圧電線のように吹雪が結氷するような気象状況を分析する用途に用いる場合がある。However, the above-described conventional anemometer may cause an error depending on the installation environment.
In other words, this type of anemometer is generally installed in a place where the weather conditions are severe, but there are cases where it is used for analyzing a weather situation in which a snowstorm freezes like a high-voltage cable in a snowy area.
このようなケースでは実際に結氷する送電線の近傍で計測するのが理想的であるため、高圧線鉄塔に設置するのが理想的であるが、そうすると送電線から発生する電界の影響で送電周波数と同一周波数の交流がコイルに発生してしまうこととなる。 In such a case, it is ideal to measure in the vicinity of the transmission line that actually freezes, so it is ideal to install it on the high-voltage line tower, but then the transmission frequency is affected by the effect of the electric field generated from the transmission line. AC will be generated in the coil with the same frequency.
つまり図7に示すように、外来電界によって誘起してしまう起電力W4が磁石22による本来の起電力W5と合成され、実際の風速とは異なった信号、例えば東京以北では電力線の周波数である50Hzの信号を誤って記録してしまうことになりデータの信頼性が低下する原因となっている。That is, as shown in FIG. 7, the electromotive force W4 induced by the external electric field is combined with the original electromotive force W5 by the
本発明は、高圧電線の鉄塔などのような強電界下においても、正確な風速信号が得られるようにした風速計を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an anemometer capable of obtaining an accurate wind speed signal even under a strong electric field such as a high-voltage electric wire tower.
本発明は、上記の課題を解決するため、以下のような発明の特定事項を備えている。
第1の構成では、尾翼を備えた胴体部を回転自在に軸支するとともに、この胴体部に受風用の回転翼を回転自在に軸支し、回転翼の軸に着磁体を設ける一方、この着磁体に隣接して設けたコイルに交流信号が発生するように構成した。In order to solve the above-described problems, the present invention includes the following specific matters.
In the first configuration, the body portion provided with the tail blade is rotatably supported, and the wind receiving rotor blade is rotatably supported on the body portion, and the magnet body is provided on the shaft of the rotor blade, An AC signal is generated in a coil provided adjacent to the magnetized body.
そして、このコイルは第1及び第2のコイルを同軸方向に配置して構成するとともに、これら第1及び第2のコイルが逆相になるように直列接続し、少なくとも一方のコイルが着磁体の磁界内に位置するよう配置した。The coil is configured by arranging the first and second coils in the coaxial direction, and is connected in series so that the first and second coils are in reverse phase, and at least one of the coils is a magnetized body. It arrange | positioned so that it might be located in a magnetic field.
これによって、着磁体の回転に伴って第1及び第2のコイルのいずれかから着磁体の回転に比例した周波数の交流信号が出力されるとともに、外来の磁界に対しては第1及び第2のコイルがこれを相殺して外来信号を出力しない。As a result, an AC signal having a frequency proportional to the rotation of the magnetized body is output from one of the first and second coils in accordance with the rotation of the magnetized body, and the first and second coils are applied to an external magnetic field. The coil cancels this and does not output an external signal.
したがって、高圧線近傍などのような強電界下にあっても検出信号に誤差が生ずることはない。Therefore, no error occurs in the detection signal even under a strong electric field such as the vicinity of a high voltage line.
なお、第1及び第2のコイルが逆相になるように直列接続するとは、互いに逆巻きとした2つのコイルをそのまま直列接続としてもよいし、あるいは互いに同方向巻きとした2つのコイルを、一方のコイルのみ逆位相として両コイルを直列接続としてもよい。要するに外部から磁界を与えたときにこれを相殺する向きで接続すればよい。Note that when the first and second coils are connected in series so as to be in opposite phases, two coils wound in reverse may be connected in series as they are, or two coils wound in the same direction may be Both coils may be connected in series with only the first coil having the opposite phase. In short, the connection may be made in such a direction as to cancel the magnetic field applied from the outside.
第2の構成では、前記コイルは第1及び第2のコイルを同軸方向に配置して構成するとともに、これら第1及び第2のコイルが逆相になるように直列接続し、一方のコイルが着磁体のS磁界内に位置すると同時に他方のコイルが着磁体のN磁界内に位置するよう配置したものである。In the second configuration, the coil is configured by arranging the first and second coils in the coaxial direction, and the first and second coils are connected in series so as to be in reverse phase, and one coil is It is arranged so that the other coil is located in the N magnetic field of the magnetized body while being located in the S magnetic field of the magnetized body.
これにより、着磁体の回転に伴って第1及び第2のコイルの直列接続端子から着磁体の回転に比例して重畳された交流信号が出力されるとともに、外来の磁界に対しては第1及び第2のコイルがこれを相殺して外来信号を出力しない。As a result, an AC signal superimposed in proportion to the rotation of the magnetized body is output from the serial connection terminals of the first and second coils with the rotation of the magnetized body, and the first is applied to the external magnetic field. And the 2nd coil cancels this and does not output an external signal.
この構成では、外来の電界がキャンセルできるとともに、本来の信号強度は約2倍となるためS/Nが更に良好となる。In this configuration, an external electric field can be canceled and the original signal intensity is approximately doubled, so that the S / N is further improved.
一方のコイルが着磁体のS磁界内に位置すると同時に他方のコイルが着磁体のN磁界内に位置するとは、最も単純には円盤の一部をS極、この向かい側をN極とすることが挙げられる。なお、発生周波数を上げて低回転時の精度を向上させる場合は6極または10極など対面の極が逆極となる数の極を設けるのが好ましい。When one coil is located in the S magnetic field of the magnetized body and at the same time the other coil is located in the N magnetic field of the magnetized body, a part of the disk is the S pole and the opposite side is the N pole. Can be mentioned. In order to improve the accuracy at the time of low rotation by increasing the generated frequency, it is preferable to provide as many poles as the opposite poles such as 6 poles or 10 poles.
次に第3の構成では、前記第1及び第2のコイルは、巻き数の半分が逆巻きであり夫々異なった位置に巻かれている一体のコイルとした。Next, in a third configuration, the first and second coils are integrated coils in which half the number of turns is reverse and wound at different positions.
この構成とした場合、コイルを一体として製造と組み付けができるため、生産効率が極めて良好となる。In this configuration, since the coil can be manufactured and assembled together, the production efficiency is extremely good.
本発明によれば、着磁体の回転に伴って第1及び第2のコイルのいずれかから着磁体の回転に比例した周波数の交流信号が出力されるとともに、外来の磁界に対しては第1及び第2のコイルがこれを相殺して外来信号を出力しない。したがって、高圧線近傍などのような強電界下にあっても検出信号に影響が出ることはなく正確な計測が可能となる。 According to the present invention, an AC signal having a frequency proportional to the rotation of the magnetized body is output from one of the first and second coils with the rotation of the magnetized body, and the first is applied to an external magnetic field. And the 2nd coil cancels this and does not output an external signal. Therefore, the detection signal is not affected even under a strong electric field such as the vicinity of a high voltage line, and accurate measurement is possible.
また、一方のコイルが着磁体のS磁界内に位置すると同時に他方のコイルが着磁体のN磁界内に位置するよう配置したものでは本来の信号強度が約2倍となるためS/Nが更に良好となる。Further, when one coil is positioned in the S magnetic field of the magnetized body and the other coil is positioned in the N magnetic field of the magnetized body, the original signal strength is approximately doubled, so the S / N is further increased. It becomes good.
さらに、前記第1及び第2のコイルを、巻き数の半分が逆巻きであり夫々異なった位置に巻かれている一体のコイルとした場合には製造が容易となる。Further, when the first and second coils are integrated coils in which half the number of turns is reverse and each is wound at a different position, the manufacture becomes easy.
以下、本発明に図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1ないし図3及び図5に基づいて説明する。
図1は装置全体を示し、鉄塔などに固定される基台部1に、尾翼2を備えた胴体部3が回転自在に軸支されている。基台部1は筒状をなしており、胴体部3の下部から延出させた円筒状カバー4の内部に位置せしめてある。This will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG.
FIG. 1 shows the entire apparatus, and a body 3 having a
基台部1と円筒状カバー4との間には極めて抵抗の少ないベアリング5が介挿さており胴体部3が僅かな風でも回転して先端部3aが風上を向くように構成されている。A
この胴体部3の先端部3aには受風用の回転翼6が回転自在に軸支されている。この回転翼6の軸7は胴体部3の内部に設けられた2つのベアリング8、9により支持されており僅かな風でも回転翼6が回転するようになっている。A wind receiving
軸7の後端には円盤状の着磁体10が設けられている。この着磁体10は円周に沿ってS極とN極が交互に着磁されている。A disc-shaped
一方基台部1の上部には第1及び第2のコイル11,12が設けられている。これら第1及び第2のコイル11,12は図2に示すように、基台部1上部に立設された保持桿1aに取り付けられており鉛直方向を中心としたドーナツ状に巻回してある。そして、第2のコイル12の側面が着磁体10の磁界内に位置するよう配置してある。On the other hand, first and
なお、第1及び第2のコイル11,12の配置位置としては少なくとも一方のコイルが着磁体10の磁界内に位置していれば良いが、図3に示すように一方のコイル(第1のコイル11)が着磁体10のS磁界内に位置すると同時に他方のコイル(第2のコイル12)が着磁体のN磁界内に位置するよう配置してもよい。As the arrangement position of the first and
これら第1及び第2のコイル11,12は図3に示すように、相互に逆相になるように直列接続してあり、着磁体10の回転に伴って第1及び第2のコイル11,12のいずれかから着磁体10の回転に比例した周波数の交流信号が出力されるようになっている。図3に示すものでは第1及び第2のコイル11,12から同位相の交流が出力されるため出力端子11a、12bからの出力が約2倍となる。As shown in FIG. 3, the first and
以上のように構成したことによる動作について図5により説明する。W1は外来電界に伴う擬似出力。W2は着磁体10の回転に伴い2倍の出力が得られた場合の波形、W3は一方のコイルだけを着磁体10の磁界内に位置せしめた場合の出力を夫々示す。The operation of the above configuration will be described with reference to FIG. W1 is a pseudo output accompanying an external electric field. W2 indicates a waveform when a doubled output is obtained as the
図から明らかなように外来電界に伴う擬似出力は個々のコイルには発生するものの、両コイルが逆相で接続されているため合成出力としては出てこない。一方、着磁体10の回転に伴う出力はそのまま、あるいは2倍となって出力されるため、これを検知することで正確でS/Nの良好な計測が可能となる。As is apparent from the figure, although the pseudo output accompanying the external electric field is generated in each coil, it does not come out as a composite output because both coils are connected in opposite phases. On the other hand, since the output accompanying the rotation of the
したがって、高圧線近傍、変電所、発電所などのような強電界下にあっても検出信号に誤差が生ずることはない。また、送信所や中継所などの高周波電界内にあっても外来誘導成分をキャンセルすることができるのは勿論である。Therefore, no error occurs in the detection signal even under a strong electric field such as in the vicinity of a high voltage line, a substation, or a power plant. Of course, the extraneous inductive component can be canceled even in a high-frequency electric field such as a transmitting station or a relay station.
なお、第1及び第2のコイルが逆相になるように直列接続するとは、互いに逆巻きとした2つのコイルをそのまま直列接続としてもよいし、あるいは互いに同方向巻きとした2つのコイルを、一方のコイルのみ逆位相として両コイルを直列接続としてもよい。要するに外部から磁界を与えたときにこれを相殺する向きで接続すればよい。Note that when the first and second coils are connected in series so as to be in opposite phases, two coils wound in reverse may be connected in series as they are, or two coils wound in the same direction may be Both coils may be connected in series with only the first coil having the opposite phase. In short, the connection may be made in such a direction as to cancel the magnetic field applied from the outside.
なお、出力端子11a、12bにはデータロガー14が接続されており、入力周波数から風速を算出し、内部のメモリーに記憶させるようになっている。また、データロガー14に無線ネットワーク機能を装着することでリアルタイムにデータを送信することも可能である。A
この実施の形態では、図4に示すように、前記第1及び第2のコイル11,12を、巻き数の半分を正巻きとし、残りの半分を逆巻きにしたものである。そして、正巻と逆巻きはその巻回位置を上下で分割してある。このような構成とすれば外来ノイズをキャンセルできるコイル(13)が単体で製造できるため、風力計の生産が極めて容易となる。In this embodiment, as shown in FIG. 4, the first and
1 基台部
2 尾翼
3 胴体部
4 円筒状カバー
5 ベアリング
6 回転翼
8、9 ベアリング
10 着磁体
11 第1のコイル
12 第2のコイル
13 一体化させたコイル
14 データロガーDESCRIPTION OF
Claims (3)
前記コイルは第1及び第2のコイルを同軸方向に配置して構成するとともに、これら第1及び第2のコイルが逆相になるように直列接続し、少なくとも一方のコイルが着磁体の磁界内に位置するよう配置して、着磁体の回転に伴って第1及び第2のコイルのいずれかから着磁体の回転に比例した周波数の交流信号が出力されるとともに、外来の磁界に対しては第1及び第2のコイルがこれを相殺して外来信号を出力しないことを特徴とする風速計While supporting the body part provided with the tail wing on the base part in a freely rotatable manner, the rotor part for receiving wind is rotatably supported on the body part, and a magnetized body is provided on the axis of the rotor wing. In the anemometer configured to arrange the coil in the base portion adjacent to the magnetized body, and the rotor blade always faces the windward side, and the AC signal is generated in the coil with the rotation of the rotor blade,
The coil is configured by arranging the first and second coils in the coaxial direction, and the first and second coils are connected in series so as to be in reverse phase, and at least one of the coils is in the magnetic field of the magnetized body. An AC signal having a frequency proportional to the rotation of the magnetized body is output from one of the first and second coils in accordance with the rotation of the magnetized body, and for an external magnetic field. An anemometer characterized in that the first and second coils cancel each other and do not output an external signal.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106289412A (en) * | 2015-06-09 | 2017-01-04 | 建准电机工业股份有限公司 | Airflow sensor and airflow detection device |
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2006
- 2006-12-23 JP JP2006357389A patent/JP2008157901A/en active Pending
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