光纤温度传感器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104335019 A (43)申请公布日 2015.02.04 C N 1 0 4 3 3 5 0 1 9 A (21)申请号 201280073665.4 (22)申请日 2012.06.06 G01K 11/12(2006.01) G01K 1/14(2006.01) H02B 3/00(2006.01) (71)申请人东芝三菱电机产业系统株式会社 地址日本东京 申请人北芝电机株式会社 (72)发明人桥本英二 堂上康治 小幡健志 (74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人茅翊忞 (54) 发明名称 光纤温度传感器 (57) 摘要 本发明。

2、涉及一种光纤温度传感器，在夹层汇 流条层间绝缘材料上安装了温度监视功能，该光 纤温度传感器是在由极薄型片材构成的框体内收 纳有光缆而形成的，所述极薄型片材采用与所述 夹层汇流条层间绝缘材料同等以上的绝缘材质， 在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相 同的材料构成的多个极薄圆柱体，在所述多个极 薄圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力 相当的长度以上的长度进行卷绕，而不进行固定， 由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来 测定所述多个部位的温度，框体侧表面部由硅酮 密封材料封堵，所述框体的整个表面用由硅酮类 液体绝缘材料构成的密封构件进行密封。 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 20。

3、14.12.02 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/064525 2012.06.06 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/183126 JA 2013.12.12 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104335019 A CN 104335019 A 1/1页 2 1.一种光纤温度传感器，在夹层汇流条层间绝缘材料上安装了温度监视功能，其特征 在于， 该光纤温度传感器是在由极薄型片材构成的框体内收纳有光缆而形成。

4、的，所述极薄型 片材采用与所述夹层汇流条层间绝缘材料同等以上的绝缘材质， 在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构成的多个极薄圆柱体，在 所述多个极薄圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上的长度进行卷 绕，而不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温 度， 框体侧表面部由硅酮密封材料封堵，所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构 成的密封构件进行密封。 2.如权利要求1所述的光纤温度传感器，其特征在于， 以填补所述感应圈的空隙的方式配置有与所述极薄圆柱体相同构成的间隔件。 3.一种光纤温度传感器，用于对将第一汇流条和第二汇流条加以接。

5、合的螺栓的温度实 施监视，其特征在于， 该光纤温度传感器是在由极薄型片材构成的框体内收纳有光缆而形成的，所述极薄型 片材采用绝缘材质， 在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构成的多个极薄圆柱体，在 所述多个极薄圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上的长度进行卷 绕，而不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温 度， 框体侧表面部由硅酮密封材料封堵，所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构 成的密封构件进行密封， 在所述多个感应圈的各个感应圈内设置有用于安装所述螺栓的通孔。 权 利 要 求 书CN 104335019 A 1/4页 。

6、3 光纤温度传感器 技术领域 0001 本发明涉及一种光纤温度传感器，用于对电气部件内部的汇流条或螺栓等各个零 件的温度异常实施常时监视。 背景技术 0002 在近年来的变频器盘上，由于进行高速开关动作，由逆变器盘内汇流条的电感引 起的开关电涌电压会增大。因此，减轻这种开关电涌电压就很重要。为了减轻电感，有效的 方法是采用所谓的夹层汇流条，在该夹层汇流条中，使开关电流向负荷控制用的开关电路 的一端流动的汇流条与使开关电流从开关电路的另一端流出的汇流条之间隔着具有电绝 缘性的材料而相互面对。 0003 然而，有时会因夹层汇流条的老化或夹层汇流条层间绝缘材料的绝缘性变差而导 致短路等故障发生。而传。

7、统的方法不可能预防这种故障。 0004 另外，就连用于将汇流条加以接合的紧固螺栓类等，也会因为老化或振动、冲击而 导致螺栓松动。因此会发生局部过热问题。 0005 这样，为了能够预防变频器等电气部件盘内部的突发故障，需要实施监视。 0006 作为监视温度异常的方法，有一种采用光纤的温度监视装置。这种温度监视装置 在隧道防灾设备等多个领域得到了运用(例如专利文献1)。 0007 专利文献1是使沿隧道长度方向设置的整个一根光缆作为温度传感器发挥功能， 通过整体测定从光缆的一端到另一端的全长上温度分布，来检测火灾的发生。 0008 然而，专利文献1记载的隧道防灾设备虽然能够对光缆的长度方向的温度分布。

8、进 行测定，但温度测定点要根据距离分辨能力来决定。因此，隧道防灾设备用于大型结构部件 或以隧道为代表的大型线状的结构物，在设备内部的极其狭窄的空间内则不能同样地使用 光纤温度监视装置。 0009 专利文献2和专利文献3中披露了在这种狭小空间内使用光纤温度监视装置的例 子。 0010 专利文献2记载的光纤温度传感器是将光缆按与距离分辨能力相当的长度以上 进行卷绕，来对局部温度进行测定。专利文献2是将传感器部与导热性良好的充填剂一同 用粘接剂加以固定后与被测定体接触配置。 0011 然而，由于是将光缆自身与导热性良好的充填剂用粘接剂加以固定，因此测温精 度降低了。 0012 现有技术文献 0013。

9、 专利文献 0014 专利文献1：日本专利特开平8-4499号公报 0015 专利文献2：日本专利特开平7-181086号公报 0016 专利文献3：日本专利特开2000356473号公报 说 明 书CN 104335019 A 2/4页 4 发明内容 0017 发明所要解决的技术问题 0018 另外，专利文献3是在坩埚式感应加热炉中，通过在形成坩埚的耐火物中埋设光 缆来检测目标温度的。专利文献3是对具有某种程度容量的物品而只检测一个最高温度位 置上的温度，并不特别需要针对光纤的温度检测分辨能力采取措施。即，专利文献3不适用 于在狭小空间内针对各个局部作多个温度检测。 0019 如上所述，传统。

10、的光纤温度监视装置容易适用于大型结构部件和线状结构物。然 而，不能应用于变频器盘之类的有限空间和狭小范围内。尤其不能对汇流条的过热等重大 异常实施监视。 0020 本发明的目的是提供一种光纤温度传感器，能够在狭小的范围内对所需的多个位 置上的温度实施经常监视。 0021 解决技术问题所采用的技术方案 0022 为了实现上述目的，本发明的光纤温度传感器是在夹层汇流条层间绝缘材料上安 装了温度监视功能的光纤温度传感器，其特征在于，是在由极薄型片材构成的框体内收纳 有光缆而形成的，该极薄型片材采用与所述夹层汇流条层间绝缘材料同等或以上的绝缘材 质，在所述框体内的多个部位收纳有由与框体材料相同的材料构。

11、成的多个极薄圆柱体，在 所述多个极薄圆柱体上，分别将所述光缆按与距离分辨能力相当的长度以上进行卷绕，而 不进行固定，由此形成多个感应圈，并通过所述多个感应圈来测定所述多个部位的温度，将 框体侧表面部用硅酮密封材料封堵，并将所述框体的整个表面用由硅酮类液体绝缘材料构 成的密封构件进行密封。 附图说明 0023 图1是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的一例的图。 0024 图2是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的另一例的图。 0025 图3是本发明实施例1的光纤温度传感器的剖视图。 0026 图4是表示本发明实施例2的光纤温度传感器的结构的图。 0027 图5是表示本发明实施例2的光纤温度传感。

12、器的与汇流条接合部单体相符的片状 结构的图。 0028 图6是表示使用了本发明的光纤温度传感器的温度分布测定装置的图。 具体实施方式 0029 以下，参照附图详细说明本发明实施方式的光纤温度传感器。 0030 (实施例1) 0031 图1是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的一例的图。图1(A)是表示两个 夹层汇流条10与光纤温度传感器1a间的结构的立体图，图1(B)是表示光纤温度传感器1a 的结构的立体图。 0032 图1所示的光纤温度传感器1a设置在盘内的两个夹层汇流条10之间(层间)。 图1所示的例子是在夹层汇流条10上形成有弯曲部10A，以沿着该弯曲部10A形成框体1B 而制作出光纤温。

13、度传感器1a。 说 明 书CN 104335019 A 3/4页 5 0033 光纤温度传感器1a在与两个夹层汇流条10相对的位置上具有框体1A、与框体1A 接合的框体1B以及与框体1B接合的框体1C。图3是本发明实施例1的光纤温度传感器 1a的剖视图。光纤温度传感器1a所设有的框体1A1C分别由极薄型绝缘片构成。作为 框体，采用玻璃环氧树脂层压板作为能够加工成形为极薄型片材的绝缘材料。 0034 框体1A1C分别由框体上表面1、框体底面2、以及框体侧表面3来形成，内部收 纳有光缆5。 0035 在框体侧表面3上用硅酮密封材料形成了硅酮封堵层4。另外，框体的整个表面用 由硅酮类液体绝缘材料构成。

14、的密封构件9实施密封。用密封构件9能够提高密封性。 0036 在框体内的多个部位收纳了由与框体材料相同材料构成的多个极薄圆柱体6。在 各极薄圆柱体6上，不是将光缆5固定，而是按照与距离分辨能力相当的长度以上进行卷 绕，由此形成多个感应圈7。通过设置多个感应圈7，即使受到振动或过大的力等，光缆5也 不会发生断线，能够测定多个部位的温度。 0037 另外，通过设置多个感应圈7，能够在夹层汇流条10与感应圈7相对的部位测定所 需位置的温度。 0038 另外，还以填补感应圈7的空隙的方式配置了与极薄圆柱体6相同结构及相同材 料的圆形间隔件8。因此，即使承受过大的力，光纤温度传感器自身也不会破损，能够在。

15、光缆 5不断线的情况下测定温度。 0039 为了减少布线距离，最好使夹层汇流条10非常接近，并且光纤温度传感器1a的厚 度越薄越好。因此，框体上表面1、框体底面2分别是厚度L2、L3为0.5mm的极薄型片材。 感应圈7和圆形间隔件8的厚度L1设定为卷绕光缆5所需的最小尺寸，即1mm。从而，光纤 温度传感器1a的整体厚度为2mm。光缆5以具有少许间隙的方式卷绕在极薄圆柱体6上。 0040 图1(B)所示的光缆5从光纤温度传感器1a的下端依次卷绕到配置在右侧一排的 各极薄圆柱体6上，形成多个感应圈7。光缆5再从光纤温度传感器1a的上端依次卷绕到 配置在左侧一排的各极薄圆柱体6上，形成多个感应圈7，。

16、然后光缆5返回光纤传感器1a的 下端。 0041 在这种场合，在各框体1A1C的框体侧表面3上设有通孔11，光缆5穿过通孔 11，将各框体之间接合，使各框体1A1C形成一体。 0042 图2是表示本发明实施例1的光纤温度传感器的另一例的图。图2(A)是表示两 个夹层汇流条10a与光纤温度传感器1b间的结构的立体图，图2(B)是表示光纤温度传感 器1b的结构的立体图。 0043 图2所示的光纤温度传感器1b设置在盘内的两个夹层汇流条10a之间(层间)。 图2所示的例子是在夹层汇流条10a上形成有直角弯曲部10b，以沿着该直角弯曲部10b的 方式形成直角弯曲部10B而制作出光纤温度传感器1b。在该。

17、直角弯曲部10B上设有通孔 11，光缆5穿过通孔11，将各框体间加以接合，使各框体形成一体。 0044 为了提高夹层汇流条10、10a的层间绝缘性，图1及图2所示的光纤温度传感器 1a、1b的宽度比夹层汇流条10、10a的宽度大。由感应圈7和圆形间隔件8构成的温度监视 部只设在与夹层汇流条10、10a重叠的部分上。 0045 如上所述，实施例1的光纤温度传感器通过使互为相对的夹层汇流条10、10a极其 接近，能够一直监视所需多个位置上的温度，且能预防故障。即，能够在感应圈7的任一位 说 明 书CN 104335019 A 4/4页 6 置上收集各个时间的温度变化。运用时，通过发现温度急剧变化或。

18、温度缓缓地持续上升等 温度变化倾向，能够监视夹层汇流条10、10a的时效变化和异常情况。 0046 而且，由于采用极薄型片材结构，能够在狭窄的空间里设置光纤温度传感器，并且 重量轻。另外，维修时容易更换和拆卸光纤温度传感器。 0047 (实施例2) 0048 图4是表示本发明实施例2的光纤温度传感器的结构的图。 0049 在图4中，当用螺栓13将汇流条12a(第一汇流条)和汇流条12b(第二汇流条) 加以紧固时，光纤温度传感器1c就对汇流条接合部的螺栓13松弛导致电流集中从而导致 螺栓13过热的情况予以监视。光纤温度传感器1c由极薄型片材构成，配置在汇流条12b 上。光纤温度传感器1c的内部结。

19、构与图3所示的结构相同。 0050 在图4中，形成了具有螺栓孔14的多个感应圈15。即，光纤温度传感器1c的框体 由玻璃环氧树脂层压板构成，在与汇流条12b接触的光纤温度传感器1c的框体面上形成了 与螺栓13的直径相符的螺栓孔14(通孔)，使得光纤温度传感器1c具有玻璃环氧树脂垫片 的功能。 0051 具体是，多个极薄圆柱体6的每一个都设有与螺栓13的直径相符的安装螺栓用的 螺栓孔14，螺栓13穿过螺栓孔14而紧固在汇流条12a和汇流条12b上。由此，光纤温度传 感器1c能够对因汇流条接合部的螺栓13松弛导致电流集中从而引发螺栓13过热的情况 加以监视。 0052 图5是表示本发明实施例2的光。

20、纤温度传感器的与汇流条接合部单体相符的片状 结构的图。图5(A)是光纤温度传感器的立体图，图5(B)是光纤温度传感器的剖视图。图 5中，光缆5被从图中未示的测定装置引导到框体16，将光缆5卷绕到框体16内的极薄圆 柱体6上，形成感应圈15。使螺栓13穿过该感应圈15，并且使螺栓13紧固在汇流条12a 和汇流条12b上，从而与图4同样地，能作为具有温度传感功能的玻璃环氧树脂垫片发挥作 用，并且能够制成所需的形状。 0053 图6是表示使用了本发明的光纤温度传感器的温度分布测定装置的结构框图。以 下，参照图6来说明使用了光纤温度传感器的温度分布测定处理。温度分布测定装置具有： 脉冲发生器24、光源。

21、25、光谱仪26、感光器27、数据处理部28以及数据显示部29。 0054 脉冲发生器24发生脉冲信号并将脉冲信号输出到光源25。光源25将与来自脉冲 发生器24的脉冲信号对应的光信号输出到光谱仪26。光谱仪26将来自光源25的光信号 输出到夹层汇流条10和接合螺栓的各个传感器上的光缆30。可以将实施例1及实施例2 的光纤温度传感器同时设置在一个测定装置上。 0055 因此，光谱仪26将光信号送到各个传感器上的光缆30，且将从各个传感器上的光 缆30送出的光信号输出到感光器27。数据处理部28基于来自感光器27的光信号，通过设 在光纤30上的光纤温度传感器的温度信息对所需位置的温度分布进行测定。

22、，数据显示部 29则显示所需位置的温度分布。 0056 工业上的可利用性 0057 本发明还适用于可能因台风、大雨、尘土等恶劣环境或感应磁场等而发生故障的 密封配电盘式高压配电设备。 说 明 书CN 104335019 A 1/6页 7 图1(A) 图1(B) 说 明 书 附 图CN 104335019 A 2/6页 8 图2(A) 图2(B) 说 明 书 附 图CN 104335019 A 3/6页 9 图3 说 明 书 附 图CN 104335019 A 4/6页 10 图4 说 明 书 附 图CN 104335019 A 10 5/6页 11 图5(A) 图5(B) 说 明 书 附 图CN 104335019 A 11 6/6页 12 图6 说 明 书 附 图CN 104335019 A 12 。