特開 2022-94928 風力タービン発電機用の電機子および関連する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022094928

(43)【公開日】2022-06-27

(54)【発明の名称】風力タービン発電機用の電機子および関連する方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/18 20060101AFI20220620BHJP

   F03D 80/80 20160101ALI20220620BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20220620BHJP

   H02K 15/12 20060101ALI20220620BHJP

【ＦＩ】

H02K7/18 A

F03D80/80

H02K15/02 A

H02K15/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021186788

(22)【出願日】2021-11-17

(31)【優先権主張番号】20383091.4

(32)【優先日】2020-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】513131419

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック レノバブレス エスパーニャ， エセ．エレ．

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(72)【発明者】

【氏名】フリオ・セサル・ウレスティ

(72)【発明者】

【氏名】ハビエル・ルケ・クラビホ

【テーマコード（参考）】

3H178

5H607

5H615

【Ｆターム（参考）】

3H178AA03

3H178AA40

3H178AA43

3H178BB41

3H178BB90

3H178CC25

3H178DD12X

5H607AA05

5H607BB02

5H607BB07

5H607BB14

5H607CC01

5H607DD04

5H607FF26

5H615AA05

5H615BB02

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP12

5H615SS24

5H615SS46

(57)【要約】

【課題】風力タービンの発電機、例えば、永久磁石発電機用の電機子、ならびにそのような電機子、発電機、および風力タービンを動作させるための方法を提供する。
【解決手段】本開示は、風力タービン発電機用の電機子に関する。発電機は、永久磁石発電機であってもよい。本開示はさらに、そのような電機子、発電機、および風力タービンを動作させるための方法に関する。方法は、第１のスイッチを閉じることによって電機子巻線を部分的に短絡することと、風力タービンブレードに作用する風によって電機子巻線に電流を誘導することとを含むことができる。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の風力タービンブレード（１２０）を含むロータ（１１５）と、電機子（３００）を含む発電機（１６２）とを備える風力タービン（１６０）を動作させるための方法（７００、１１００）であって、
前記電機子（３００）は、３つ以上の巻線（３１０）を備え、３つ以上の電気位相（３４０）を提供するように構成され、第１の巻線（３１１）は、第１の電気位相（３４１）を提供するように構成され、第２の巻線（３１２）は、第２の電気位相（３４２）を提供するように構成され、前記第２の電気位相（３４２）および前記第１の電気位相（３４１）は、位相がずれており、前記方法（７００、１１００）は、
前記第１の巻線（３１１）の出力ワイヤ（３３０）と前記第２の巻線（３１２）の出力ワイヤ（３３０）との間の第１のスイッチ（３２１）を閉じることによって前記電機子巻線（３１０）を部分的に短絡すること（７１０）と、
前記風力タービンブレード（１２０）に作用する風によって前記電機子巻線（３３０）に電流を誘導すること（７２０）と
を含む、方法（７００、１１００）。

【請求項2】

前記電機子（３００）は、前記電機子（３００）の前記電気位相（３４０）のうちの２つの間の別の電気位相差（３５０）よりも低い前記電気位相（３４０）のうちの２つの間の電気位相差（３５５）を提供するように構成される、請求項１に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項3】

前記第１の電気位相（３４１）および前記第２の電気位相（３４２）は、他の電気位相（３４０）のいずれかの間の任意の電気位相差よりも低い電気位相差（３５０）を有する、請求項２に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項4】

前記電機子（３００）は、２つ以上の巻線グループ（４０５、４１０）を備え、各グループ（４０５、４１０）は、それ自体の中性ワイヤ（３８０）を含み、前記方法（７００、１１００）は、すべての前記中性ワイヤ（３８０）が電気接点（５００）にあることができるように、巻線の各グループ（４０５、４１０）の前記中性ワイヤ（３８０）間に１つまたは複数のスイッチ（３２０）を接続することをさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項5】

複数の対の出力ワイヤ（３３０）を電気的に接続することをさらに含み、前記対の出力ワイヤ（３３０）によって提供される前記電気位相（３４０）の間の前記電気位相差（３５５）は、同じである、請求項４に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項6】

前記３つ以上の巻線（３１０）の各々を通して短絡電流を循環させることをさらに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項7】

３時間未満の間、前記電機子巻線（３３０）を通して短絡電流を循環させることをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項8】

短絡された前記出力ワイヤ（３３０）間の電流の通過を無効にすることをさらに含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項9】

前記発電機（１６２）の動作を開始することをさらに含む、請求項８に記載の方法（７００、１１００）。

【請求項10】

風力タービン発電機（１６２）用の電機子（３００）であって、
３つ以上の電気位相（３４０）を提供するように構成された３つ以上の巻線（３１１、３１２、３１３）であって、第１の巻線（３１１）は、第１の電気位相（３４１）を提供するように構成され、第２の巻線（３１２）は、第２の電気位相（３４２）を提供するように構成され、前記第１の電気位相（３４１）および前記第２の電気位相（３４２）は、位相がずれている３つ以上の巻線（３１１、３１２、３１３）と、
前記第１の巻線（３１１）の出力ワイヤ（３３０）と前記第２の巻線（３１２）の出力ワイヤ（３３０）を選択的に接続するように構成された第１のスイッチ（３２１）と
を備える、電機子（３００）。

【請求項11】

前記第１の電気位相（３４１）および前記第２の電気位相（３４２）は、他の、特に任意の他の前記電気位相（３４０）の間の電気位相差（３５０、３５０’）よりも低い電気位相差（４５０）を有する、請求項１０に記載の電機子（３００）。

【請求項12】

異なる対の出力ワイヤ（３３０）間に電気接続（５００）を提供するように構成された１つまたは複数のスイッチ（３２０）を備え、各電気接続（５００）は、同じ電気位相差（３５０）を有する電気位相（３４０）を提供するように構成された対の出力ワイヤ（３３０）間に提供される、請求項１０または１１に記載の電機子（３００）。

【請求項13】

前記電機子（３００）は、六相電機子または九相電機子である、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の電機子（３００）。

【請求項14】

請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の電機子（３００）を備える、風力タービン（１６０）用の発電機（１６２）。

【請求項15】

風力タービンタワー（１７０）と、前記タワー（１７０）の上部のナセル（１６１）と、前記ナセル（１６１）に装着された１つまたは複数の風力タービンブレード（１２０）を含むロータ（１１５）と、請求項１４に記載の発電機（１６２）とを備える、風力タービン（１６０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気機械用の電機子に関する。より詳細には、本開示は、風力タービンの発電機、例えば、永久磁石発電機用の電機子、ならびにそのような電機子、発電機、および風力タービンを動作させるための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、現代の風力タービンは、電気を送電網に供給するために使用されている。この種の風力タービンは、一般に、タワーと、タワー上に配置されたロータとを備える。典型的にはハブおよび複数のブレードを備えるロータは、ブレードへの風の影響下で回転するようになっている。回転は、通常、ロータシャフトを通して発電機に直接またはギアボックスを使用して伝達されるトルクを生成する。このようにして、発電機は、送電網に供給することができる電気を発生する。

【0003】

風力タービンハブは、ナセルの前部に回転可能に結合されてもよい。風力タービンハブは、ロータシャフトに接続することができ、次いでロータシャフトは、ナセルの内側のフレームに配置された１つまたは複数のロータシャフト軸受を使用してナセル内に回転可能に装着することができる。ナセルは、風力タービンタワーの上部に配置されたハウジングである。ナセルは、例えば、ギアボックス（存在する場合）および任意選択的に発電機、ならびに風力タービンに応じて、電力変換器、および補助システムなどのさらなる構成要素を収容および保護することができる。

【0004】

風力タービンの発電機は、磁場発生器および電機子を有することができ、磁場発生器は、磁場を生成するように構成され、電機子は、回転中の変動磁場の影響によりその巻線に誘導される電流を伝導するように構成される。

【0005】

発電機は、発電機の信頼性および耐用年数を高めるのに役立ち得る絶縁体を含むことができる。絶縁体は、例えば、熱および電圧スパイク保護を提供することができる。絶縁体は、例えば、発電機の電機子のコイル間に載置されてもよい。

【0006】

何らかの理由で風力タービン発電機が停止すると、発電機の絶縁体が濡れたり湿ったりすることがある。例えば、グリッド停止期間中、発電機内の湿度の量は制御されない可能性があり、特に風力タービンが沖合風力タービンである場合、結露または吸湿が発生する可能性がある。絶縁体内の結露は、地面に対する追跡面を形成する可能性があり、これは、発電機を再始動する前に絶縁体が乾燥しない場合、地絡を引き起こす場合がある。絶縁体による吸湿により、蒸気膨張により絶縁体が剥離し、長期的には絶縁体が劣化するおそれがある。また、吸水は、絶縁体の誘電特性を著しく減少させる可能性がある。これにより、絶縁体を乾燥させることなく再び発電機を初期化する際、電気的破壊が生じる場合がある。

【0007】

そのため、発電機を安全に再始動するためには、絶縁体内の湿度を避けることが重要である。場合によっては、発電機の絶縁体を最初に乾燥させる必要があり得る。例えば、発電機を再始動するために絶縁体が適合しているかどうかをチェックするために手動検査を実施することは、陸上風力タービンで行われることが知られている。これは面倒な作業であり、さらに、同様の検査は、アクセス性の制限のために沖合風力タービンではかなり困難であり得る。そのような場合、絶縁体が乾燥し、発電機が安全に再始動され得ることを確実にするための可能な方法は、特定の期間中に電機子を通して温風を吹き付けることである。そのような期間は、例えば８～２４時間であり得る。これは、加熱および乾燥が行われるまで、風力タービンの動作を遅らせる必要があり得ることを意味する。

【0008】

別の選択肢は、電流を発電機の巻線に提供し、したがって熱損失により露点より上の絶縁体を加熱するために、低電圧で風力タービンの電力変換器を使用することであり得る。しかし、この選択肢は、電力変換器が存在し、完全に動作可能である場合にのみ可能であり得、これは設置またはメンテナンス中には当てはまらない可能性がある。加えて、発電機絶縁体を乾燥させるために電力変換器を使用する前に、電力変換器の絶縁体を乾燥させることが必要な場合がある。

【発明の概要】

【0009】

本開示の一態様では、風力タービンを動作させるための方法が提供される。風力タービンは、１つまたは複数の風力タービンブレードを含むロータと、電機子を含む発電機とを備える。電機子は、３つ以上の巻線を備え、３つ以上の電気位相を提供するように構成される。第１の巻線は、第１の電気位相を提供するように構成され、第２の巻線は、第２の電気位相を提供するように構成され、第２の電気位相および第１の電気位相は、電気位相がずれている。方法は、第１の巻線の出力ワイヤと第２の巻線の出力ワイヤとの間の第１のスイッチを閉じることによって電機子巻線を部分的に短絡することを含む。方法は、風力タービンブレードに作用する風によって電機子巻線に電流を誘導することをさらに含む。

【0010】

この態様によれば、少なくとも第１のスイッチが存在することで、電機子が部分的に短絡し得る。したがって、発電機絶縁体は、風力タービンブレードの移動および発電機ロータの対応する回転に起因して部分的に短絡された電機子巻線に誘導される電流によって加熱され得る。すなわち、電力変換器を使用する必要なく、発電機絶縁体を乾燥させることができる。

【0011】

特に、例えば、発電機電機子の巻線の３つの電気位相のうちの２つの間の部分短絡は、発電機電機子に誘導される電流を減少させ、したがって発電機ロータを回転させるために達成するのに必要であり得るトルクを減少させることができる。これは、生成される磁場の大きさが変動し得ず、電機子に誘導される電流が風力タービンブレードの周りを流れる風およびその速度に依存し得る永久磁石発電機にとって特に有利であり得る。

【0012】

加えて、発電機絶縁体を加熱する時間は、発電機冷却システムによって温風が吹き付けられる場合と比較して大幅に短縮され得る。そのような時間は、例えば、１時間または２時間に短縮することができる。

【0013】

本開示を通して、巻線は、発電機電機子に含まれる導電体、例えば、ワイヤであることが理解されよう。巻線は、例えば、電機子歯の周りにターンを形成するように巻回されてもよい。ターンのグループは、コイルと呼ばれることがある。いくつかの例では、コイルは、１ターンのみを含むことができる。したがって、巻線は、１つまたは複数のコイルを備えることができる。例えば、巻線は、３つのコイルを備えてもよく、各コイルは、電機子歯の周りに巻回されてもよい。

【0014】

巻線は、出力ワイヤを含んでもよい。本明細書では、出力ワイヤは、巻線に誘導された電流を、例えば、風力タービンに含まれる場合には電力変換器に向かって、または送電網に向かって直接運ぶように構成されることが理解されよう。出力ワイヤは、対応する巻線と一体的に形成されてもよく、例えば、巻線の端部は、出力ワイヤであってもよく、または巻線に接続された別個の要素として提供されてもよい。

【0015】

変化する磁場、例えば、永久磁石を含むロータの回転によって引き起こされる回転磁場は、電機子巻線に交流電圧（したがって交流電流も）を誘導し得る。本開示を通して、電気位相は、巻線に誘導される交流電圧であってもよいことが理解されよう。このような電圧は、正弦波形を有してもよい。したがって、電機子が例えば３つの巻線を有する場合、各巻線は、変動磁場の存在下で電気位相を提供することができる。

【0016】

したがって、本開示を通して電気位相を提供する巻線への言及は、交流電圧が変動磁場によって巻線（例えば、巻線の１つまたは複数のコイルにおいて）に誘導されるという事実を指し得る。

【0017】

２つの電気位相は、それらの間に電気位相差を有し得る。本明細書では、電気位相差は、２つの電気位相の間の角度差として理解することができる。２つの電気位相の間の電気位相差が０であるとき、２つの電気位相は同相であると言える。２つの電気位相の間の電気位相差が０でないとき（または３６０°の倍数、すなわち、ｎ・３６０°であり、ｎ＝１、２、３、…）、２つの電気位相は位相がずれていると言える。三相電機子、すなわち、３つの巻線を有し、各巻線が電気位相を提供する電機子では、３つの電気位相のうちのいずれか２つの間の電気位相差は、例えば１２０°であり得る。

【0018】

本開示を通して、短絡は、低抵抗の電気接続を提供するものとして理解することができる。例えば、２つの巻線を、ワイヤまたはスイッチなどを通して電気的に接続することによって短絡することができる。したがって、短絡後、すなわち、新しい電気経路を形成した後、電流はそのような電気経路を通って進行することができる。

【0019】

本明細書では、スイッチは、電気回路内の導電路を電気的に接続または切断することができる任意の電気素子を指すことができることが理解されよう。スイッチは、電流が、スイッチが接続されている（例えば、取り付けられている）ワイヤ間を通過することを選択的に可能にすることができる。スイッチは、電流が進行することができる１つまたは複数の電気接続を提供することができる。

【0020】

「電流（ｃｕｒｒｅｎｔ）」および「電流（ｃｕｒｒｅｎｔｓ）」という用語は、本開示を通して互換的に使用され得る。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】風力タービンの一例の斜視図である。

【図2】図１の風力タービンのナセルの一例の簡略化された内部図である。

【図3A】発電機電機子の一例を概略的に示す図である。

【図3B】一例による、図３Ａの電機子が提供することができる電気位相出力を概略的に表す図である。

【図4】ロータの速度の関数として図３Ａの電機子に誘導され得る短絡電流の一例を示す図である。

【図5】図４の例の回転速度および誘導電流を達成するために必要であり得るトルクの一例を示す図である。

【図6】図５のトルク値に達するために必要とされ得る風速の一例を示す図である。

【図7】風力タービンを動作させるための方法のフローチャートである。

【図8】本発明による発電機電機子の一例を概略的に示す図である。

【図9】一例による、図８の電機子が提供することができる電気位相出力を概略的に表す図である。

【図10A】本発明による発電機電機子の別の例を概略的に示す図である。

【図10B】一例による、図１０Ａの電機子が提供することができる電気位相出力を概略的に表す図である。

【図11】風力タービンの発電機の絶縁体を加熱するための方法のフローチャートである。

【図12】ロータ回転速度の関数として図１０Ａの例の巻線に循環することができる短絡電流の一例を示し、図４の短絡電流と比較している図である。

【図13】図１２に示す電流値に達するために必要であり得るロータ速度の関数としてのトルクを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本発明を説明するものとして提示されており、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明において様々な修正および変更が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるそのような修正および変更を包含することを意図している。

【0023】

風力タービンの発電機用の電機子モジュールおよび電機子の例が特に示されているが、同じ電機子モジュールおよび電機子を他の電気機械および／または他の用途にも使用することができる。

【0024】

図１は、風力タービン１６０の一例の斜視図を示している。図示するように、風力タービン１６０は、支持面１５０から延びるタワー１７０と、タワー１７０に装着されたナセル１６１と、ナセル１６１に結合されたロータ１１５とを含む。ロータ１１５は、回転可能なハブ１１０と、ハブ１１０に結合され、ハブ１１０から外側に延びる少なくとも１つのロータブレード１２０とを含む。例えば、図示の実施形態では、ロータ１１５は、３つのロータブレード１２０を含む。しかし、代替の実施形態では、ロータ１１５は、３つよりも多いまたは少ない数のロータブレード１２０を含んでもよい。各ロータブレード１２０は、ロータ１１５の回転を容易にし、風から運動エネルギーが使用可能な機械的エネルギー、続いて電気エネルギーに変換され得るように、ハブ１１０の周りに間隔を置いて配置され得る。いくつかの例では、ハブ１１０は、ナセル１６１内に位置決めされた発電機１６２（図２）に回転可能に結合され、電気エネルギーの発生を可能にし得る。

【0025】

図２は、図１の風力タービン１６０のナセル１６１の一例の簡略化された内部図を示している。この例に図示するように、発電機１６２は、ナセル１６１内に配置されてもよい。一般に、発電機１６２は、ロータ１１５によって生成された回転エネルギーから電力を生成するために、風力タービン１６０のロータ１１５に結合され得る。例えば、ロータ１１５は、ハブ１１０と共に回転するためにハブ１１０に結合された主ロータシャフト１６３を含むことができる。次に、発電機１６２は、ロータシャフト１６３の回転が発電機１６２を駆動するように、ロータシャフト１６３に結合され得る。例えば、図示の実施形態では、発電機１６２は、ギアボックス１６４を通してロータシャフト１６３に回転可能に結合された発電機シャフト１６６を含む。

【0026】

この例では、ロータシャフト１６３、ギアボックス１６４、および発電機１６２は、風力タービンタワー１７０の頂部に位置決めされた支持フレームまたはベッドプレート１６５によってナセル１６１内に支持され得る。

【0027】

ナセル１６１は、ナセル１６１がヨー軸ＹＡの周りを回転することができるように、ヨーシステム２０によってタワー１７０に回転可能に結合されてもよい。ヨーシステム２０は、他方に対して回転するように構成された２つの軸受構成要素を有するヨー軸受を備える。タワー１７０が軸受構成要素の一方に結合され、ナセル１６１のベッドプレートまたは支持フレーム１６５が他方の軸受構成要素に結合される。ヨーシステム２０は、環状ギア２１と、モータ２３を有する複数のヨー駆動装置２２と、ギアボックス２４と、軸受構成要素の一方を他方に対して回転させるように環状ギア２１と噛み合うためのピニオン２５とを備える。

【0028】

いくつかの他の例では、発電機１６２は、ナセル１６１内になくてもよい。例えば、発電機１６２は、直接駆動風力タービンにおいてロータ１１５とナセル１６１との間に配置することができる。

【0029】

ブレード１２０は、ブレード１２０とハブ１１０との間にピッチ軸受１００を介してハブ１１０に結合される。ピッチ軸受１００は、内側リングと、外側リングとを備える。風力タービンブレードは、内側軸受リングまたは外側軸受リングのいずれかに取り付けることができ、ハブは他方に接続される。ブレード１２０は、ピッチシステム１０７が作動されると、ハブ１１０に対して相対回転運動を行うことができる。したがって、内側軸受リングは、外側軸受リングに対して回転運動を行うことができる。図２のピッチシステム１０７は、風力タービンブレードをピッチ軸ＰＡの周りで回転させるために内側軸受リングに設けられた環状ギア１０９と噛み合うピニオン１０８を備える。

【0030】

例えば、停止した後に発電機１６２を安全に始動するために、発電機絶縁体を乾燥させることが必要な場合がある。この目的に適した装置および方法が、本明細書に開示される。

【0031】

その全体が短絡され得る、すなわち、すべての電機子巻線の間に電気接続を提供することによって短絡され得る電機子３００の一例が、図３Ａに示されている。この例では、電機子３００は、三相電機子（すなわち、３つの電気位相を提供するように構成された電機子）であり、並列に接続された３つの巻線３１０を備える。他の例では、巻線は、直列に接続されてもよい。これらの状況は両方とも、図３Ａに表されていると見なされるべきである。

【0032】

各巻線３１０は、出力ワイヤ３３０を有する。巻線３１０に誘導された電流は、出力ワイヤ３３０を通して、風力タービンに含まれる場合には電力変換器に向かって、または送電網に向かって直接伝導されてもよい。電機子３００は、この例では星型、Ｙ字状回路、またはＹ型の構成で接続されている。

【0033】

各巻線３１０は、３つ以上の電気位相３４０を提供するように構成されてもよい。例えば、図３Ｂに示されるように、第１の巻線３１１は、第１の電気位相３４１を提供するように構成されてもよく、第２の巻線３１２は、第２の電気位相３４２を提供するように構成されてもよく、第３の巻線３１３は、第３の電気位相３４３を提供するように構成されてもよい。図３Ｂは、これらの電気位相３４０およびそれらの間の電気位相差３５０を概略的に表す。

【0034】

図３Ｂの例では、すべての電気位相３４０は、それらの間に実質的に同じ電気位相差３５０を有する。すなわち、各対の電気位相３４０間の電気位相差３５０は、実質的に同じである。したがって、電気位相差３５０は、図３Ｂでは１２０°である。

【0035】

変換器のような別個の駆動装置がない場合、電機子巻線３１０内の特定のレベルの電流に達するために、発電機ロータは、風力タービンブレード１２０上の風の作用によって特定の回転速度で回転する必要がある。同様に、十分な回転速度を達成するために、一定期間にわたって一定の風速を超えることが必要とされる。図４～図６は、これを説明する例である。

【0036】

図４は、図３Ａのもののような三相電機子全体が短絡されている、すなわち、３つの出力ワイヤ３３０が電気接点に置かれたときの風力タービン、例えば、永久磁石発電機を備える風力タービンのロータの速度の関数としての電機子巻線３１０を通って流れる短絡電流の発生の例示的な例を示す。巻線３１０の総短絡は、図３では３７０として示されている。この図に示すように、所与の磁場（ロータの永久磁石構成によって決定される）に対して、ロータの回転速度が高いほど、短絡巻線における誘導電流は高くなり得る。

【0037】

短絡電流は、本明細書では、１つまたは複数のスイッチ３２０によって提供される電気経路を通って（少なくとも）進行する電機子巻線に誘導される電流を指すことができ、経路は、発電機１６２の通常動作中には提供されない。また、本開示を通して、短絡は、以前には利用できなかった電気経路を可能にするそのような接続を提供することを指すことができる。例えば、スイッチを閉じることによって、１つまたは複数の電気経路または電気接続を提供することができる。

【0038】

図５は、図４の例の回転速度および誘導電流を達成するために必要であり得るトルクの例示的な例である。図５は、トルクが回転速度と共に急速に増加し得ること、および一般に、例えば、０．４～０．６ｐｕ（基準値としての公称トルクに関する単位値当たり）の高いトルク値が、例えば、０．１または０．２ｒｐｍにおけるロータの非常に低い回転速度で既に達し得ることを示す。

【0039】

図６の例に示すように、短絡された電機子巻線３１０に電流を誘導するために十分な速度でロータを回転させるのに必要なトルクを得るために、かなり高い風速が必要とされ得る。例えば、０．４～０．６ｐｕのトルクを提供するために、７～９ｍ／ｓの風速が必要とされ得る。これは、風力タービンを起動する前に、一般的な風速が、固定子に電流を誘導し、巻線および周囲の絶縁体を加熱するのに十分な期間にわたってこのレベルを上回る必要があることを意味する。これは、所与の瞬間において、風力タービンが安全に起動することができない可能性があること、または起動を数時間、数日、または数週間遅らせる必要がある可能性があることを意味し得る。

【0040】

しかし、電機子巻線３１０を部分的に短絡すると、所与の回転速度に対して巻線３１０に誘導される電流が少なくなる可能性がある。同様に、そのようなロータ速度でロータを回転させるためには、より少ないトルク、したがってより少ない風速が必要であり得る。したがって、中断後の風力タービンの起動に必要な時間は、短くなり得る。

【0041】

本開示を通して、部分短絡は、すべての電機子巻線が同時に電気接点に置かれるわけではないように、巻線の間の１つまたは複数の電気経路を可能にすることを指すことができる。一例では、電機子は、３つの巻線を含むことができ、巻線のうちの２つの間に電気接続を提供することによって部分的に短絡することができる。

【0042】

別の例では、電機子は、６つの巻線、例えば、巻線１～６を含むことができる。６つの巻線は、３対の巻線、例えば、巻線１および２を含む対１、巻線３および４を含む対２、ならびに巻線５および６を含む対３と考えることができる。そのような電機子は、例えば、一対の巻線ごとに１つ、すなわち、巻線１と２との間に１つ、巻線３と４との間に１つ、および巻線５と６との間に１つの３つの電気接続を提供することによって部分的に短絡されてもよい。したがって、すべての巻線が実際に短絡する可能性があるが、図３Ａのようにすべての巻線が電気接点に置かれているわけではないため、電機子（または電機子巻線）は依然として部分的に短絡し得、完全に短絡することはできない。

【0043】

したがって、本発明の一態様では、風力タービン、例えば、図１の風力タービン１６０を動作させるための方法７００を提供することができる。図７は、そのような方法のフローチャートを示す。風力タービン１６０は、１つまたは複数の風力タービンブレード１２０を含むロータ１１５と、電機子３００を含む発電機１６２とを備える。

【0044】

電機子３００は、３つ以上の巻線３１０を備え、３つ以上の電気位相３４０を提供するように構成され、第１の巻線３１１は、第１の電気位相３４１を提供するように構成され、第２の巻線３１２は、第２の電気位相３４２を提供するように構成され、第２の電気位相３４２および第１の電気位相３４１は、位相がずれている。

【0045】

方法は、ブロック７１０において、第１の巻線３１１の出力ワイヤ３３１と第２の巻線３１２の出力ワイヤ３３２との間の第１のスイッチ３２１を閉じることによって電機子巻線３１０を部分的に短絡することを含む。すなわち、第１のスイッチ３２１は、第１の巻線３１１の出力ワイヤ３３１と第２の巻線３１２の出力ワイヤ３３２との間の電気接続を提供する。

【0046】

出力ワイヤ３３０は、いくつかの例では、対応する巻線３１０と一体的に形成されてもよい。他の例では、出力ワイヤ３３０および巻線３１０は、互いに接続された、例えば、物理的に接続された別個の要素として提供されてもよい。

【0047】

そのような電機子３００の一例は、図８に見ることができる。図８の電機子は、図３Ａの三相電機子に対応することができるが、スイッチ３２０が出力ワイヤ３３１と３３２との間に接続されている。したがってこの図では、スイッチ３２０は、ワイヤ３３１と３３２との間の電気接続を可能にすることができ、むしろ図３Ａのように３つの出力ワイヤ３３１、３３２、３３３すべての間の電気接続を可能にすることができる。

【0048】

スイッチ３２０、例えば、第１のスイッチ３２１は、電流が、スイッチが接続されている（例えば、取り付けられている）ワイヤ間を通過することを可能にするのに適した任意の電気素子であってもよい。

【0049】

方法は、ブロック７２０において、風力タービンブレード１２０に作用する風によって電機子巻線３１０に電流を誘導することをさらに含む。

【0050】

このように電機子３００を部分的に短絡することにより、迅速かつ効率的な発電機絶縁体の乾燥を容易にすることができる。これは、発電機絶縁体が電力変換器なしで、かつ高い風速なしで加熱され得るという事実に起因する。特に、例えば、絶縁体を乾燥させるために温風が吹き付けられる場合と比較して、加温時間を短縮することができる。いくつかの例では、発電機１６２を始動する前に、１時間または２時間の加温期間で十分であり得る。固定子巻線３１０に誘導される磁場は永久磁石発電機において変動し得ないので、この方法は、そのような発電機にとって特に有利であり得る。

【0051】

したがって、図３Ａに示すように、発電機電機子３００の巻線３１０を完全に短絡する代わりに、例えば、図８に示されるように、それらを部分的に短絡することができる。

【0052】

いくつかの例では、方法は、１つまたは複数のスイッチ３２０を提供することと、第１の電機子巻線３１１の出力ワイヤ３３１と第２の電機子巻線３１２の出力ワイヤ３３２との間に第１のスイッチ３２１を接続することとをさらに含んでもよい。

【0053】

上述したように、発電機電機子３００は、すべての電気位相差３５０が実質的に同じである電気位相出力を提供するように構成することができる。しかし、いくつかの他の例では、電機子３００は、電機子の別の電気位相差３５０よりも低い電気位相３４０のうちの２つの間の電気位相差３５５を提供するように構成されてもよい。

【0054】

これらの例のいくつかでは、図９の電気位相出力３６０に表されるように、電機子は、電機子が提供するように構成される他の電気位相差のいずれよりも低い電気位相差を提供するように構成されてもよい。この図に見られるように、異なる巻線の間の２つの電気位相差は別々である。いくつかの他の例では、巻線の間の３つ以上の電気位相差が異なっていてもよい。電気位相差３５０は、異なる電気位相３４０を提供する巻線３１０に含まれるコイル間の距離（方位角に関して）を調整することによって構成することができる。

【0055】

いくつかの例では、第１の電気位相３４１および第２の電気位相３４２は、任意の他の電気位相の間の電気位相差よりも低い電気位相差３５５を有してもよい。

【0056】

電気位相３４０の数および電気位相差３５０の値に応じて、他のまたは任意の他の出力ワイヤ３３０よりも低い電気位相差を提供するように構成された出力ワイヤ３３０を接続するための複数の選択肢があり得る。

【0057】

例えば、図９では、電気位相３４０間に明確に識別された最も低い電気位相差３５５がある。本明細書では、「最も低い」は、電気位相差３５５が他の電気位相差３５０よりも低いという事実を指す。したがって、いくつかの例では、電機子は、最も低い電気位相差３５５を提供するように構成されてもよいと言える。この最も低い電気位相差３５５は、例えば８０°であってもよく、他の２つの電気位相差３５０は、例えば１４０°であってもよい。

【0058】

しかし、別の三相の例では、一方の電気位相差は、例えば、１８０°であってもよく、最も低い電気位相差３５５は、例えば、９０°であってもよい。すなわち、複数の最も低い電気位相差３５５が可能である。この例では、スイッチ３２０は、９０°の電気位相差のいずれかを提供する２つの出力ワイヤ間に接続することができる。あるいは、スイッチ３２０は、３つの出力ワイヤ３３０間に接続されてもよいが、ある時点において、９０°の電気位相差３５５を提供する一方の対のワイヤ間、または９０°の電気位相差３５５を提供する他方の対のワイヤ間に電気接続が提供されてもよい。

【0059】

最も低い電気位相差３５５を提供するように構成された巻線３１０間の短絡は、ロータが風力タービンブレード１２０への風の作用によって回転するときに誘導電流を再び減少させることができる。したがって、特に発電機巻線３１０のすべての出力ワイヤ３３０が図３Ａのように短絡されているかどうかの場合と比較して、発電機絶縁体の加熱を効率的に実施することができる。

【0060】

いくつかの例では、図１０Ａに関して以下でさらに説明するように、３つ以上の巻線３１０は、例えば、３つの巻線からなる巻線のグループ４０５、４１０に配置されてもよい。これらの例のいくつかでは、各グループ４０５、４１０は、それ自体の中性ワイヤ３８０に接続されてもよい。いくつかの他の例では、各グループ４０５、４１０は、同じ中性ワイヤ３８０に接続されてもよく、すなわち、巻線グループ４０５、４１０の数に等しい数の中性ワイヤ３８０の代わりに、唯一の中性ワイヤ３８０が存在してもよい。

【0061】

電機子が２つ以上の巻線グループ４０５、４１０を備えることができ、各グループがそれ自体の中性ワイヤ３８０を含むいくつかの例では、方法は、すべての中性ワイヤ３８０が電気接点にあることができるように、巻線の各グループ４０５、４１０の中性ワイヤ３８０間に１つまたは複数のスイッチ３２０を接続することをさらに含むことができる。このようなスイッチ３２０は、巻線３１０の出力ワイヤ３３０を電気接点に置くことができるスイッチと区別するために、本明細書では中性スイッチ３２２と呼ぶことができる。これらの例のいくつかでは、電機子３００は、六相電機子（すなわち、６つの電気位相を提供するように構成された電機子）であってもよく、例えば、図１０Ｂに関して説明されるように、電機子の他の電気位相差よりも低い電気位相差が存在するように構成されてもよい。

【0062】

いくつかの例では、方法は、複数の対の出力ワイヤ３３０を電気的に接続すること（５００）をさらに含むことができ、対の出力ワイヤ３３０によって提供される電気位相３４０間の電気位相差３５５は、同じである。本明細書では、「同じである」は、電気位相差が、他の電気位相の間の電気位相差よりも低い電気位相差３５５と同じであるという事実を指す。他の、例えば、任意の他の電気位相差よりも低い電気位相差３５５を提供するように構成された対の出力ワイヤ３３０の一部またはすべての出力ワイヤ３３０は、電気的に接続されてもよい（５００）。

【0063】

例えば、図１０Ａでは、ワイヤ３３１および３３１’を含む第１の対、ワイヤ３３２および３３２’を含む第２の対、ならびにワイヤ３３３および３３３’を含む第３の対の３対の出力ワイヤを提供することができる。これらの対の出力ワイヤ３３０の各々は、最も低い電気差３５５を提供するように構成することができる。したがって、いくつかの例では、これらの対のうちの１つまたは複数の出力ワイヤ３３０は、電気的に接続されてもよい（５００）。一例では、ワイヤ３３１および３３１’（または３３２および３３２’、または３３３および３３３’）を電気接点５００に置くことができる。別の例では、ワイヤ３３１は、ワイヤ３３１’と電気的に接続されてもよく、ワイヤ３３２は、ワイヤ３３２’と電気的に接続されてもよく、ワイヤ３３３は、ワイヤ３３３’と電気的に接続されてもよい。

【0064】

したがって、方法は、電機子３００が提供するように構成される可能な最も低い利用可能な電気位相差３５５の数に等しい数の電気接続５００を提供することを含むことができる。このように短絡電流の後の循環を可能にすることは、電流がすべての巻線３１０を進行することができるため、均一かつ迅速な発電機絶縁体の加熱を容易にすることができる。さらに、短絡は部分的であり得るため（すべての出力ワイヤ３３０が図３Ａのようにそれらの間で電気的に接続されるわけではないため）、必要なロータ回転速度および風力タービンブレード１２０に作用する風速は、例えば、すべての出力ワイヤ３３０を図３Ａなどのように電気接点に置くことができる短絡状況全体と比較して減少され得る。

【0065】

いくつかの例では、方法は、最初に１つまたは複数の電気接続５００を提供し、後で１つまたは複数の電気接続５００を提供することを含むことができる。このようにして、短絡電流を使用して、最初に電機子巻線の一部を加熱し、次に電機子巻線の別の部分を加熱することができる。いくつかの例では、一部を２回以上加熱してもよい。一例では、出力ワイヤ３３１および３３１’、ならびに出力ワイヤ３３２および３３２’は、最初に電気接点５００に置かれ（図１０Ａ参照）、その後に短絡電流がそれらを通過することができる。後に、出力ワイヤ３３１と３３１’との間の電気接続を停止することができ、出力ワイヤ３３３および３３３’を電気接点５００に置くことができる（図１０Ａ参照）。したがって、短絡電流は、その後にワイヤ３３２および３３２’ならびにワイヤ３３３および３３３’を通過することができる。

【0066】

一般に、どの電気接続５００を、いつ、どのくらいの期間実施するかを調整することができる。いずれの場合も、短絡電流が電気接点５００に置かれたワイヤを通って流れ、発電機絶縁体を加熱することができる。

【0067】

いくつかの例では、短絡電流は、３つ以上、すなわち、すべての巻線３１０の各々を通って循環されてもよい。例えば、スイッチ３２０内の３つの電気接続５００が図１０Ａに提供される場合、短絡電流は、例えば、実質的に同じ期間中にワイヤ３３１および３３１’を通って、ワイヤ３３２および３３２’を通って、ならびにワイヤ３３３および３３３’を通って流れることができる。いくつかの他の例では、スイッチ３２０内の対応する電気接続５００が、ワイヤ３３２と３３２’との間およびワイヤ３３３と３３３’との間ではなく、ワイヤ３３１および３３１’間の電流通過を可能にする場合、短絡電流は、ワイヤ３３１および３３１’を通って流れることができる。

【0068】

いくつかの例では、方法は、３時間未満、好ましくは２時間未満の間、電機子巻線３１０を通して短絡電流を循環させることをさらに含んでもよい。

【0069】

いくつかの例では、方法は、短絡された出力ワイヤ３３０間の電流の通過を無効にすることをさらに含むことができる。いくつかの例では、発電機巻線３１０の出力ワイヤ３３０間に接続されたスイッチ３２０を非アクティブ化することができ、すなわち、スイッチ３２０が提供することができるすべての電気接続を中断することができる。スイッチ３２２が２つのグループの巻線３１０の中性ワイヤ３８０間に接続される場合、発電機１６２の始動前にこのスイッチ３２２を無効にする必要はない。

【0070】

いくつかの例では、方法は、発電機１６２を始動することをさらに含むことができる。例えば、１つまたは複数のスイッチ３２０を含む電機子巻線３１０に電流が流れ始めてから一定時間が経過すると、発電機１６２を再び送電網に接続することができる。

【0071】

本発明のさらなる態様では、風力タービン１６０の発電機１６２の絶縁体を加熱するための方法１１００が図１１に提供される。風力タービンは、１つまたは複数の風力タービンブレード１２０を含むロータ１１５と、電機子３００を含む発電機１６２とを備える。

【0072】

方法は、ブロック１１１０において、電機子３００の第１の出力ワイヤ３３１を電機子３００の第２の出力ワイヤ３３２と電気的に接続することを含み、電機子３００は、３つ以上の巻線３１０を備え、各巻線３１０は、出力ワイヤ３３０を有し、電機子の出力ワイヤ間の電気位相差３５０は、すべて同じではない。すなわち、電機子３１０は、電機子３１０が提供するように構成される他の電気位相差よりも低い電気位相差３５５を提供するように構成される。

【0073】

電機子３００は、例えば、図８または図１０Ａの電機子であってもよい。

【0074】

いくつかの例では、電機子巻線３１０は、星型またはＹ字状回路の構成で接続されてもよい。

【0075】

いくつかの例では、電機子３００は、六相電機子（すなわち、６つの電気位相を提供するように構成された電機子）または九相電機子（すなわち、９つの電気位相を提供するように構成された電機子）であってもよい。これらの例のいくつかでは、６つの巻線３１０は、同じ中性ワイヤ３８０に接続されてもよい。これらの例のいくつかの他の例では、６つの巻線３１０は、２つのグループ４０５、４１０にグループ化することができ、各グループ４０５、４１０は、３つの巻線３１０を備え、それ自体の中性ワイヤ３８０に接続される。これらの例では、方法は、例えば、巻線３１０の各グループ４０５、４１０の中性ワイヤ３８０間に中性スイッチ３２２を接続することによって、電気接続５００を提供することをさらに含むことができる。

【0076】

いくつかの例では、第１の出力ワイヤ３３１および第２の出力ワイヤ３３２は、（それぞれ）第１の電気位相３４１および第２の電気位相３４２を提供してもよく、第１の電気位相３４１および第２の電気位相３４２は、それらの間に、他の、特に任意の他の電気位相３４０間の電気位相差３５０よりも低い電気位相差３５５を有する。

【0077】

いくつかの例では、方法は、他の、例えば、任意の他の電気位相差３５０よりも低い電気位相差３５５を提供するように構成されたすべての対の出力ワイヤ３３０の出力ワイヤ間に電気接続５００を提供することをさらに含むことができる。図１０Ａに関する説明は、本明細書に適用され得る。

【0078】

方法は、ブロック１１２０において、少なくとも電気的に接続された第１の出力ワイヤ３３１および第２の出力ワイヤ３３２に電流を誘導するために、風がロータ１１５を回転させることを可能にすることを含む。

【0079】

いくつかの例では、電機子３００のすべての巻線３１０に（部分的な）短絡電流を誘導することができる。いくつかの例では、短絡電流は、同じ期間にわたって電機子３００のすべての巻線３１０に循環されてもよい。これらの例のいくつかでは、電流を３時間未満循環させることができる。

【0080】

本明細書に記載の２つの方法７００、１１００は組み合わされてもよく、すなわち、方法は、他の方法からの特徴を含んでもよい。例えば、方法１１００（図１１）は、方法７００（図７）に関して説明した特徴を含むことができる。これらの方法はいずれも、後述する電機子３００に使用されてもよい。

【0081】

本発明のさらなる態様では、発電機用の電機子３００が提供される。発電機は、風力タービン１６０の発電機１６２であってもよく、特に永久磁石発電機であってもよい。電機子３００は、図８および図１０Ａに関して説明した電機子３００のいずれかであってもよい。

【0082】

図８に示すように、電機子３００は、異なる電気位相３４０を有する３つ以上の出力を提供するように構成された３つ以上の巻線３１０を備え、第１の巻線は、第１の電気位相３４１を提供するように構成され、第２の巻線は、第２の電気位相３４２を提供するように構成され、第１の電気位相および第２の電気位相は、位相がずれている。

【0083】

電機子３００は、第１の巻線３１１の出力ワイヤ３３１と第２の巻線３１２の出力ワイヤ３３２を選択的に（電気的に）接続するように構成された第１のスイッチ３２１をさらに備える。第１のスイッチ３２１、または一般に任意のスイッチ３２０は、１つまたは複数の電気接続５００を提供してもよい。

【0084】

このように接続された少なくとも１つのスイッチ３２０を有する電機子３００を有することにより、電力変換器を使用する必要なく、発電機ロータを回転させることによって電機子巻線３１０を部分的に短絡し、発電機絶縁体を加熱することが可能であり得る。これはまた、風が風力タービンブレード１２０上を流れる必要があり得る速度を減少させることもできる。

【0085】

電機子３００は、いくつかの例では、六相電機子（すなわち、６つの電気位相を提供するように構成された電機子）または九相電気位相電機子（すなわち、９つの電気位相を提供するように構成された電機子）であってもよい。

【0086】

上記の第１の方法（方法７００）に関して述べたように、いくつかの例では、電機子３００は、電機子の他の電気位相差よりも低い電気位相差３５５を提供するように構成されてもよい。これらの例のいくつかでは、第１の電気位相３４１および第２の電気位相３４２は、他の、特に任意の他の電気位相３４０間の電気位相差３５０よりも低い電気位相差３５５を有してもよい。電機子３００は、最も低い電気位相差３５５である第１の電気位相３４１と第２の電気位相３４２との間の電気位相差３５０、すなわち、任意の他の電気位相３４０間の電気位相差３５０よりも低い電気位相差３５５を提供するように構成することができる。

【0087】

これらの例のいくつかでは、電機子３００は、異なる対の出力ワイヤ３３０間に電気接続５００を提供するように構成された１つまたは複数のスイッチ３２０を備えることができ、各電気接続５００は、対の出力ワイヤ３３０間に提供され、各電気接続５００は、図１０Ａを参照して説明したように、同じ電気位相差３５０、すなわち、他の、例えば、任意の他の電気位相３４０間の電気位相差３５０よりも低い電気位相差３５５を有する電気位相３４０を提供するように構成された対の出力ワイヤ３３０間に提供される。

【0088】

また、図８に示されるように、いくつかの例では、電機子巻線３１０は、星型の構成で接続されてもよい。例えば、図８のようなこれらの例のいくつかでは、３つ以上の巻線３１０は、同じ中性ワイヤ３８０に接続されてもよい。

【0089】

いくつかの他の例では、３つ以上の巻線３１０は、例えば、３つの巻線からなる巻線のグループに配置されてもよく、各グループ４０５、４１０は、それ自体の中性ワイヤ３８０に接続されてもよい。これらの例のいくつかでは、中性ワイヤ３８０を選択的に（電気的に）接続するために、グループの中性ワイヤ３８０間に１つまたは複数のスイッチ３２０（中性スイッチ３２２）を接続することができる。

【0090】

この点に関する一例は、図１０Ａに見ることができる。図１０Ａは、三相巻線の２つのグループ４０５、４１０に配置された６つの巻線３１０を備える六相電機子３００を概略的に表す。各グループ４０５、４１０は、それ自体の中性ワイヤ３８０に接続され、スイッチ３２０（中性スイッチ３２２）は、２つの中性ワイヤ３８０を接続する。いくつかの他の例では、巻線３１０のグループは、同じ中性ワイヤ３８０に接続されてもよく、中性ワイヤ３８０を接続するスイッチ３２０、３２２は、必要でなくてもよい。

【0091】

図１０Ａでは、スイッチ３２０は、巻線３１０の出力３３０間の電気接続５００を可能にすることができる。特に、巻線３１０の出力３３０を接続するスイッチ３２０は、第１のスイッチ３２１であってもよい。第１のスイッチ３２１は、どの出力ワイヤ３３０がいつ電気接点５００に置かれるかを調節してもよい。

【0092】

出力ワイヤ３３１、３３２、３３３、３３１’、３３２’、３３３’の各々は、電気位相３４０を提供することができる。いくつかの例では、電気位相出力は、電気位相差３５５が他の電気位相角よりも低くなるようなものであってもよい。図１０Ｂは、図１０Ａの電機子巻線３１０によって提供されるそのような電気位相出力３６０の一例を概略的に表すことができる。この例では、巻線の各グループ４０５、４１０は、実質的に等しい位相差を有する三相電気位相出力４９０、４９０’を提供する。これらの三相電気位相出力４９０のうちの一方、例えば、グループ４０５によって提供される電気位相出力は、連続線３４１、３４２、３４３で示され、他方の三相電気位相出力４９０’、例えば、グループ４１０によって提供される電気位相出力は、一点鎖線３４１’、３４２’、３４３’で示される。２つの三相電気位相出力４９０、４９０’は、この例では他の電気位相差のいずれよりも低い電気位相差４５０によって分離される。すなわち、電気位相差４５０は、この例では最も低い電気位相差３５５である。

【0093】

したがって、図１０Ａの出力ワイヤを接続するスイッチ３２０は、他の電気位相差よりも低い電気位相差３５５を提供するように構成された出力ワイヤ間の電気接続５００を提供するように構成することができる。例えば、出力ワイヤ３３１、３３２、３３３、３３１’、３３２’、３３３’がそれぞれ電気位相３４１、３４２、３４３、３４１’、３４２’、３４３’を提供する場合、第１のスイッチ３２１は、図１０Ａに示すように、ワイヤ３３１と３３１’、ワイヤ３３２と３３２’、３３３と３３３’との間の電気接続５００を可能にすることができる。したがって、電機子３００が提供するように構成することができる他の電気位相角３５０のいずれよりも低い可能な電気位相差３５５の数に等しい数の電気接続５００は、第１のスイッチ３２１によって提供または有効化することができる。

【0094】

いくつかの他の例では、巻線３１０の出力ワイヤ間のすべての電気接続５００を提供するための１つのスイッチ３２１を有する代わりに、複数のスイッチ３２０を提供することができる。例えば、１つの電気接続５００を可能にするために、１つのスイッチが提供されてもよい。すなわち、一例では、３つの接続５００の各々を提供するために、図１０Ａに３つのスイッチ３２０を含めることができる。

【0095】

図１２は、最も低い電気位相を提供する出力ワイヤ、例えば、３３１と３３１’、３３２と３３２’、３３３と３３３’が接点に置かれるとき、図１０Ａのものなどの六相電機子３００の巻線３１０を通って循環することができる短絡電流の一例を示す（下の曲線）。この曲線は、三相電機子全体が短絡されている場合の図４に示す短絡電流と比較される。

【0096】

図１３は、図１２に図示する電流に達するのに必要なトルクをロータの回転速度の関数としてプロットしたグラフを示す（下の曲線）。この曲線は、三相電機子全体が短絡されている場合の図４に示すトルクと比較される。分かるように、本明細書に開示された例を用いることによって、必要なトルクを大幅に減少することができる。したがって、そのようなトルク値を生成するために必要であり得る風力タービンブレード１２０の周りの風速は、図６に示すものよりも小さくてもよく、１つまたは複数のスイッチ３２０を有する電機子および本開示を通して説明される方法は、発電機巻線３１０の短絡全体が電流を誘導することができない風速では電力変換器を必要とせずに効率的な発電機絶縁体を提供することができる。

【0097】

一般に、例えば、図８～図１０Ｂに関する説明による、本発明による電機子３００を組み立てるための任意のステップは、本明細書に記載の方法のいずれかに組み込むことができる。

【0098】

本発明による電機子３００は、発電機１６２に含まれてもよい。したがって、本明細書に開示される電機子３００を備える、例えば、風力タービン１６０用の発電機１６２を提供することができる。いくつかの例では、発電機１６２は、永久磁石発電機であってもよい。

【0099】

いくつかの例では、本発明による電機子３００を含む発電機１６２は、風力タービン１６０に含まれてもよい。したがって、風力タービンタワー１７０と、タワー１７０の上部のナセル１６１と、ナセル１６１に装着された１つまたは複数の風力タービンブレード１２０を含むロータと、ナセル１６１の内側の本開示を通して説明した電機子３００を含む発電機１６２とを備える風力タービン１６０を提供することができる。

【0100】

本明細書は、実施例を用いて、好ましい実施形態を含む本発明を開示し、また、当業者が、任意の装置またはシステムを作製し使用し、任意の組み込まれた方法を実施することを含めて、本発明を実践することを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。当業者であれば、上述の種々の実施形態からの態様ならびに各々のそのような態様についての他の公知の均等物を混ぜ合わせて適合させることで、本出願の原理に従ったさらなる実施形態および技術を構築することができる。図面に関連する参照符号が特許請求の範囲の括弧内に配置されている場合、それらの参照符号は単に特許請求の範囲の明瞭性を高めるためのものであり、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

【符号の説明】

【0101】

１ 巻線
２ 巻線
３ 巻線
４ 巻線
５ 巻線
６ 巻線
２０ ヨーシステム
２１ 環状ギア
２２ ヨー駆動装置
２３ モータ
２４ ギアボックス
２５ ピニオン
１００ ピッチ軸受
１０７ ピッチシステム
１０８ ピニオン
１０９ 環状ギア
１１０ ハブ
１１５ ロータ
１２０ 風力タービンブレード、ロータブレード
１５０ 支持面
１６０ 風力タービン
１６１ ナセル
１６２ 発電機
１６３ 主ロータシャフト
１６４ ギアボックス
１６５ 支持フレーム、ベッドプレート
１６６ 発電機シャフト
１７０ 風力タービンタワー
３００ 発電機電機子、六相電機子
３１０ 電機子巻線、発電機巻線、固定子巻線、電機子
３１１ 第１の巻線、第１の電機子巻線
３１２ 第２の巻線、第２の電機子巻線
３１３ 第３の巻線
３２０ スイッチ
３２１ 第１のスイッチ
３２２ 中性スイッチ
３３０ 出力ワイヤ、出力
３３１ 第１の出力ワイヤ
３３１’ 出力ワイヤ
３３２ 第２の出力ワイヤ
３３２’ 出力ワイヤ
３３３ 出力ワイヤ
３３３’ 出力ワイヤ
３４０ 電気位相
３４１ 第１の電気位相、連続線
３４１’ 電気位相、一点鎖線
３４２ 第２の電気位相、一点鎖線、連続線
３４２’ 電気位相、一点鎖線
３４３ 第３の電気位相、電気位相、連続線
３４３’ 電気位相、一点鎖線
３５０ 電気位相差、電気位相角
３５０’ 電気位相差
３５５ 電気位相差、電気差
３６０ 電気位相出力
３７０ 巻線の総短絡
３８０ 中性ワイヤ
４０５ 巻線グループ
４１０ 巻線グループ
４５０ 電気位相差
４９０ 三相電気位相出力
４９０’ 三相電気位相出力
５００ 電気接点、電気接続
７００ 方法
１１００ 方法
ＰＡ ピッチ軸
ＹＡ ヨー軸

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【外国語明細書】