特開 2025-102657 発電機及び発電機に接続された装置のリアルタイムのロータバランシングのための方法及び装置

(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】P2025102657

(43)【公開日】2025-07-08

(54)【発明の名称】発電機及び発電機に接続された装置のリアルタイムのロータバランシングのための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/04 20060101AFI20250701BHJP

【ＦＩ】

H02K7/04

【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 2024194225

(22)【出願日】2024-11-06

(31)【優先権主張番号】18/523,277

(32)【優先日】2023-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(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】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マガナ カノ、ルイス フェルナンド

(72)【発明者】

【氏名】プラタ コントレラス、ジェラルド

(72)【発明者】

【氏名】グラシア レイエス、アベル

(57)【要約】      （修正有）

【課題】発電機ロータ内で発生する振動エネルギーをリアルタイムで容易に低減することができるロータバランシングのための方法又は技術を提供する。
【解決手段】発電機ロータシャフトバランシングシステムは、ロータ１１６とロータシャフトを含む発電機１０４を含む。重りがロータシャフトに結合されている。重りは、ロータが作動している間、動的に移動可能であり、ロータシャフトの振動を低減することを容易にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータ及びロータシャフトを含む発電機、及び
前記ロータシャフトに結合された重りであって、前記重りは、前記ロータが動作している間、前記ロータシャフトの振動を減少させるように動的に移動可能である、重り
を含む、発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項2】

前記重りは、前記ロータシャフトの周囲の異なる位置に偏心移動するように構成されている、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項3】

前記ロータシャフトに結合されたサテライトホイールをさらに含み、前記サテライトホイールは前記ロータシャフトと同時に移動し、前記重りはサテライトホイールに結合された状態で移動可能である、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項4】

前記重りは、軸に沿う前記ロータシャフトに対して半径方向及び垂直方向に移動可能である、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項5】

前記重りは複数の軸のいずれかの軸に沿って選択的に移動可能であり、隣り合う軸の各セットは９０°だけずれている、請求項１に記載の発電機ロータシャフトバランシングシステム。

【請求項6】

前記重りは前記ロータシャフトに結合された外部電動重りである、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項7】

ガイドレール及びギアレールのうちの少なくとも一方のレールに沿って前記重りを移動させるように構成されたモータをさらに含む、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項8】

閉ループ制御システム内に備えられたコントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記ロータシャフトに結合された少なくとも１つのセンサから振動データを受信し、受信した振動データに基づいて選択的に前記重りを移動させる、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項9】

前記コントローラは、前記振動データを予め定義された閾値と比較し、前記ロータシャフトの振動が低減するように前記重りを選択的に移動させる、請求項８に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項10】

前記コントローラは、加速度計、速度センサ、及び近接センサのうちの少なくとも１つを含む複数のセンサから振動データを受信する、請求項８に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項11】

前記発電機は、ギアボックス及びクラッチを通じてタービンに結合又は接続されている、請求項１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。

【請求項12】

発電機のロータシャフトのバランスを取る方法であって、
可動重りを発電機アセンブリのロータシャフトに結合すること、
前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動を監視すること、
振動データをコントローラに送信すること、及び
前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動が低減するように、前記コントローラが、選択的に、前記重りを前記ロータシャフトに対して相対的に移動させること
を含む、方法。

【請求項13】

前記サテライトホイールが前記ロータシャフトと同時に移動するように、前記サテライトホイールを前記ロータシャフトに結合すること、
前記可動重りを前記サテライトホイールに結合すること、及び
前記ロータシャフトの振動が低減するように、選択的に、前記可動重りを前記サテライトホイール及び前記ロータシャフトに対して相対的に移動させること
を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記発電機アセンブリが動作している間、選択的に、前記可動重りを前記ロータシャフトの周囲に対して実質的に偏心移動させること
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記発電機アセンブリが動作している間、選択的に、前記可動重りを前記ロータシャフトに対して実質的に半径方向及び垂直方向に相対的に移動させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、発電機及び発電機に接続された装置のリアルタイムのロータバランシングのための方法及びシステムに関し、特に、閉ループ制御アルゴリズムを使用するリアルタイムのロータバランシングのための方法及びシステムに関する。

【0002】

現代の産業では、発電機を使用して電気を生産する場合、発電機の可動部又はロータは、特定の用途のためにガスタービンに接続されたギアボックスを使用して回転する。ガスタービンは、燃料又は天然ガスからのエネルギーを機械的エネルギーに変換してロータを回転させ、同期調相機の速度に合わせる、又は発電機のロータに接続されたギアボックスを係合させる若しくはギアボックの係合を解除する機能を提供する。発電機のロータが高い回転速度で回転している間、発電機ロータ内の不均衡な力によって振動が発生することがある。振動が大きいと、運転中にユニットの先端部分が影響を受ける、又は時間の経過とともにロータ及び／又はロータシャフトの構成部品に亀裂が発生することがある。さらに、ロータシャフトの亀裂によって、ロータシャフトの質量分布に不均衡が生じ、それによって振動の増大が誘発される恐れがある。

【0003】

ロータシャフト内の振動を軽減するために、ロータシャフトにバランシング重りが結合されている。しかしながら、既知のシステムでは、重りは固定されており、ロータに物理的に固定されているため、ユニットが停止している場合に変更を行うことができる。さらに、ロータに物理的に固定された重りを変更するには時間がかかり、場合によっては追加のテストが必要になる。

【0004】

従って、発電機ロータ内で発生する振動エネルギーをリアルタイムで容易に低減することができるロータバランシングのための方法又は技術が必要である。

【0005】

一態様では、ロータ及びロータシャフトを含む発電機のロータシャフトのバランシングシステムが開示される。前記ロータシャフトに重りが結合されている。前記ロータシャフトに結合された重りは、前記ロータが動作している間、前記ロータシャフトの振動を減少させるように動的に移動可能である。

【0006】

別の態様では、発電機のロータシャフトのバランスをとる方法が開示される。本方法は、可動重りを発電機アセンブリのロータシャフトに結合すること、前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動を監視することを含む。本方法は、振動データをコントローラに送信すること、及び前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動が低減するように、前記コントローラが、選択的に、前記重りを前記ロータシャフトに対して相対的に移動させることを含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ギアボックス及び発電機に接続された例示的なガスタービンの概略図を示す。

【図2A】発電機のロータのシャフトの振動エネルギーが低減するように重りを動的に移動させるための例示的な機構を示す。

【図2B】発電機のロータのシャフトの振動エネルギーが低減するように重りを動的に移動させるための例示的な機構を示す。

【図2C】発電機のロータのシャフトの振動エネルギーが低減するように重りを動的に移動させるための例示的な機構を示す。

【図2D】発電機のロータのシャフトの振動エネルギーが低減するように重りを動的に移動させるための例示的な機構を示す。

【図3A】ロータバランシングシステムにおいて重りを動的に又はリアルタイムで移動又は変位させるための例示的なモータ構成の概要を示す。

【図3B】ロータバランシングシステムにおいて重りを動的に又はリアルタイムで移動又は変位させるための例示的なモータ構成の概要を示す。

【図4】ロータバランシングシステムを実装するために使用することができる例示的なコンピューティング装置のブロック図を示す。

【図5】発電機ロータシャフトのバランスをとる方法の例示的なフローチャートを示す。

【発明の概要】

【0008】

本明細書で開示される様々な実施形態の要素を記載する場合、冠詞「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、及び「前記（ｓａｉｄ）」は、当該要素が1つ又は複数存在していることを意味している。「含んでいる、有している、備えている（comprising、including、having）」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味する。

【0009】

特に指示がない限り、本明細書で使用される近似を表す文言（「概ね」、「実質的に」、及び「およそ」など）は、その言語で修飾された用語が、絶対的又は完全な程度ではなく、当業者に認識されるような近似的な程度だけに適用できることを示している。したがって、「およそ」、「約」、及び「実質的に」などの１つ又は複数の用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されるものではない。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための計器の精度に対応することができる。さらに、別段の指示がない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本明細書では単にラベルとして使用され、これらの用語が表す項目に順序的要件、位置的要件、又は階層的要件を課すことを意図するものではない。さらに、例えば、「第２」の項目に言及していることは、例えば、「第１」若しくは小さい番号の項目又は「第３」若しくは大きい番号の項目が存在していることを、必要とするものでもないし、これらの存在を排除するものでもない。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書で説明する実施形態は、発電機のロータシャフトの振動を低減するための連続的又はリアルタイムのロータバランシングに使用することができる様々な方法及びシステムに関する。図１は、ガスタービン（又はタービンアセンブリ）１０２がギアボックス１０６及びクラッチ１０８を通じて発電機（又は発電機アセンブリ）１０４に結合されている例示的なタービンシステム１００を示す。ガスタービン１０２のロータ１１２のシャフト１１０は、ギアボックス１０６に結合されている。従って、ギアボックス１０６は、複数のタービンブレード（図示せず）に結合された低速シャフト１１０を、発電機１０４のロータ１１６の高速シャフト１１４に結合する。発電機１０４及びギアボックス１０６は、ガスタービン１０２のドライブトレインを形成する。ギアボックス１０６は、複数のタービンブレード（図示せず）の回転を、発電機１０４が電気を生成するために必要とする大きい毎分回転数に変換する様々なサイズの一連のギア（図示せず）を含んでいる。

【0011】

ドライブトレイン（例えば、発電機１０４及びギアボックス１０６）を有するガスタービン１０２は、本明細書ではパワートレインとして言及することができる。パワートレインがクラッチ（クラッチ１０８など）とギアボックス１０６とを含む場合、クラッチ１０８とギアボックス１０６との相対位置に応じて、クラッチ１０８を係合させる又はクラッチ１０８の係合が解除されるたびに異なる振動モードが発生する場合がある。したがって、固定ロータバランシングシステム、すなわち、シャフト１１４に関する１つ又は複数の固定位置に様々な質量の１つ又は複数の重りを固定する公知のバランシングシステムは、クラッチ１０８の係合の間及び／又は係合の解除の間に発生する恐れのあるシャフト１１４の振動を低減できない場合がある。公知のシステムとは異なり、本開示に記載される様々な実施形態は、パワートレインが動作している間、重りを、シャフト１１４の周囲において、シャフト１１４に対する複数の軸に沿って選択的に移動させることができるシステムによって、クラッチ１０８の係合の間及び／又はクラッチの係合の解除の間にシャフト１１４によって発生する振動を容易に低減することができる。一部の実施形態では、非限定的な例として、タービンシステムは、ギアボックス１０６及び／又はクラッチ１０８を含まなくてもよく、ガスタービン１０２は、発電機１０４と直接結合又は直接接続してもよい。

【0012】

より具体的には、例えば公知のロータシャフトの部品が時間の経過とともに摩耗し、損傷し、又は堆積物が蓄積すると、ロータシャフト１１４の幾何学的中心とロータシャフト１１４の質量中心とがずれて一致しなくなる。このずれによって、シャフト１１４に振動が誘発される。既知のシステムでは、シャフト１１４の振動を低減するために、シャフト１１４に試験用重り（又はバランシング重り）を追加して、ロータのシャフト１１４の質量中心を意図的にシフトさせることがある。しかし、振動エネルギーのバランスをとり、シャフトの質量中心をシャフトの幾何学的中心と本質的に一致させるために、しばしば追加の試験用重りが必要になることがある。このようなプロセスには時間がかかり、バランシング重りを更に調整する必要があり、追加の重りがシャフトに追加される、及び／又はバランシング重りの位置が変更される。

【0013】

図２Ａ～図２Ｄは、発電機１０４のロータ１１６のシャフト１１４（図１に示されている）の振動が低減するように、重りを選択的に移動させることができる異なる機構を示す。より具体的には、図２Ａは、重り２０２及び／又は２０４を、ロータシャフト２０８の周囲の異なる位置に選択的かつ動的にリアルタイムで追加することができる又は偏心的に移動させることができる例示的な機構２００ａを示す。重り２０２及び／又は２０４は、シャフト２０８に取り付けられたサテライトホイール２０６に対して選択的に移動するまでは、「留まる（reside）」ことができる。サテライトホイール２０６は、シャフト２０８に沿って軸方向に並進することができる、及び／又はシャフト２０８と同時に回転することができる。重り２０２及び／又は２０４は、検出された振動パターンに基づいて、リアルタイムで動的に移動し、シャフト２０８内に誘導される振動を除去する又は特定の閾値よりも小さい値に低減することができる。一部の実施形態では、振動及び／又は振動パターンは、１つ又は複数のセンサ（加速度計、速度センサ、及び／又は近接センサ（いずれも図２Ａには示されていない）などであるが、これらに限定されることはない）を使用して検出することができる。センサから受信したセンサデータは、各可動重り２０２及び／又は２０４の適切な位置を連続的に決定するために使用される閉ループ制御システムのコントローラ（図４に４０４で示す）に送信することができる。しかしながら、代替実施形態では、２つよりも多い又は少ない重りを使用してもよい。

【0014】

図２Ｂは、重り２１０、２１２、２１４、及び／又は２１６をロータシャフト２１８に垂直な異なる位置に選択的かつ動的にリアルタイムで追加することができる又は半径方向に移動することができる例示的な機構２００ｂを示す。重り２１０、２１２、２１４、及び／又は２１６は、ロータシャフト２１８に取り付けられたサテライトホイール２２０に対して選択的に移動するまでは「留まる（reside）」ことができる。サテライトホイール２２０は、ロータシャフト２１８に沿って軸方向に並進することができる、及び／又はロータシャフト２１８と同時に回転することができる。重り２１０、２１２、２１４、及び／又は２１６は、検出された振動パターンに基づいて、シャフト２１８に垂直な半径方向にリアルタイムで動的に移動し、ロータシャフト２１８に誘発される振動を除去する又は特定の閾値よりも小さい値に低減することができる。

【0015】

一部の実施形態では、振動及び／又は振動パターンは、１つ又は複数のセンサ（例えば、加速度計、速度センサ、及び／又は近接センサ（いずれも図２Ｂには示されていない））を使用して検出することができる。センサからのセンサデータは、重り２１０、２１２、２１４、及び／又は２１６の適切な位置を連続的に決定するために使用される閉ループ制御システムのコントローラ（図４に４０４として示す）に送信することができる。重り２１０、２１２、２１４、及び／又は２１６の各重りは、別個の軸（２２８、２３０、２３２、及び／又は２３４など）に沿って動く。したがって、例示的な実施形態では、重り２１０、２１２、２１４、２１６には合計４つの軸がある。しかしながら、代替的な実施形態では、４つよりも多い又は少ない重りが使用されてもよく、したがって、軸の総数は４軸よりも多くても少なくてもよい。図２Ｂに示すように、各軸は隣接する各軸から９０°だけずれている。各軸の角度分離は、実施形態における重りの数に依存し、重りは均等に分散配置される。

【0016】

図２Ｃは、サテライトホイール２２４の重り２２２がシャフト２２６に対して異なる回転位置に回転することによってリアルタイムで動的に移動することができる例示的な機構２００ｃを示す。重り２２２及びサテライトホイール２２４は、振動が除去される又は振動が特定の閾値よりも小さい値に低減されるように、検出された振動パターンに基づいてリアルタイムで動的に移動可能である及び／又は回転する。一部の実施形態では、振動及び／又は振動パターンは、１つ又は複数のセンサ（加速度計、速度センサ、及び／又は近接センサ（いずれも図２Ｃには示されていない）などであるが、これらに限定されることはない）を使用して検出することができる。センサからのセンサデータは、重り２２２の適切な位置を連続的に決定するために使用される閉ループ制御システムのコントローラ（図４に４０４として示す）に送信することができる。代替実施形態では、システムは、回転移動可能な複数の重りを含んでいてもよい。

【0017】

一部の実施形態では、図２Ａ～図２Ｃを参照して本明細書で説明した重りに加えて、モータに関連付けられた永久磁石発電機（ＰＭＧ）を使用して、閉ループ制御システムのコントローラによって決定されるように、重りを変位させ、移動させ、及び／又は回転させることができ、

【0018】

図２Ｄは、ロータシャフト２３０に結合された重り２２８がモータ２３２によって選択的に移動する又は変位する例示的な機構２００ｄを示す。このような実施形態では、重り２２８は、したがって、ロータシャフト２３０に結合された外部電動重りである。シャフト２３０に結合された重り２２８は、ラバーホイールとすることができ、サテライトホイール２２４は、検出された振動パターンに基づいて重り２２８をリアルタイムで動的に移動させ、振動を除去する又は振動を特定の閾値よりも小さい値のレベルまで低減することができる。一部の実施形態では、振動及び／又は振動パターンは、１つ又は複数のセンサ（加速度計、速度センサ、及び／又は近接センサ（いずれも図２Ｄには示されていない）などであるが、これらに限定されることはない）を使用して検出することができる。センサからのセンサデータは、重り２２２の適切な位置を連続的に求めるために使用される閉ループ制御システムのコントローラ（図４に４０４として示す）に送信することができる。

【0019】

図３Ａ～図３Ｂは、ロータバランシングを実行するために、重りを動的に又はリアルタイムで選択的に移動させる又は変位させるために使用される例示的なモータ構成の概要を示す。モータ構成３００ａでは、１つ又は複数のモータ変位装置３０４がサテライトホイール３０２に結合されている。サテライトホイール３０２における１つ又は複数のモータ変位装置３０４は、モータギア３１０がガイドレール３０６に沿って及び／又はモータギアレール３０８に沿って位置を移動するにつれて、サテライトホイール３０２に対するモータ変位装置の相対位置を移動させる又は変更することができる。モータ変位装置３０４は、トランシーバ３１２から送信されモータ変位装置３０４によって受信された信号に基づいて移動することができる。トランシーバ３１２は、接続ケーブル３１４を通じてモータ変位装置３０４と通信可能に結合することができる。非限定的な例として、トランシーバ３１２は無線トランシーバであってもよく、無線トランシーバは、閉ループ制御システムのコントローラ（図４に４０４として示す）から送信され、モータ変位装置３０４を移動させる入力を受信することができる。

【0020】

モータ構成３００ｂ（図３Ｂに示す）において、モータ変位装置３０４は、ロータシャフト（図３Ｂには図示せず）又はサテライトホイール３０２に外的に結合された重り３０４である。サテライトホイール３０２のモータ変位装置３０４は、モータギア３１０がガイドレール３０６及び／又はモータギアレール３０８に沿って相対位置を変化させるのに伴って、サテライトホイール３０２に対する重り３０４の位置を選択的に移動又は変化させることができる。モータ変位装置３０４は、トランシーバ３１２からモータ変位装置３０４が受信した信号に基づいて選択的に移動することができる。トランシーバ３１２は、接続ケーブル３１４を通じてモータ変位装置３０４と通信可能に結合することができる。追加で又は代わりに、トランシーバ３１２は、モータ変位装置３０４と無線で結合されてもよい。非限定的な例として、トランシーバ３１２は無線トランシーバとすることができ、無線トランシーバは、閉ループ制御システムのコントローラ（図４に４０４として示す）から送信され、モータ変位装置３０４を選択的に移動させるための入力を受信する。

【0021】

図４は、本開示で記載された閉ループ制御システムを実装するために使用することができる例示的なコンピューティング装置又は例示的なコンピュータシステム４００のブロック図を示す。例示的な実施形態において、コンピュータシステム４００は、情報を通信するためのバス４０２又は他の通信機構と、バス４０２に結合され情報を処理するハードウェアプロセッサ４０４とを含む。ハードウェアプロセッサ４０４は、例えば、汎用マイクロプロセッサとすることができる。

【0022】

コンピュータシステム４００は、バス４０２に結合されプロセッサ４０４によって実行される情報及び命令を記憶するメインメモリ４０６（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的記憶デバイスなど）も含んでいる。メインメモリ４０６は、プロセッサ４０４によって実行されるべき命令が実行されている間に一時的な変数又は他の中間情報を記憶するためにも使用することができる。このような命令は、プロセッサ４０４にアクセス可能な非一時的記憶媒体に記憶されると、コンピュータシステム４００は、命令で指定された動作を実行するようにカスタマイズされた専用マシンになる。

【0023】

コンピュータシステム４００は、バス４０２に結合され、プロセッサ４０４用の静的情報及び命令を記憶する読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）４０８又は他の静的記憶装置をさらに含む。記憶装置４１０（磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリ記憶装置など）が備えられており、記憶装置４１０は、バス４０２に結合され、情報及び命令を記憶することができる。

【0024】

コンピュータシステム４００は、バス４０２を通じて、ディスプレイ４１２（コンピュータユーザに情報を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）など）に結合することができる。英数字及び他のキーを含む入力装置４１４は、バス４０２に結合されており、情報及びコマンド選択をプロセッサ４０４に伝達することができる。別の種類のユーザ入力装置は、方向情報とコマンド選択をプロセッサ４０４に伝達し、ディスプレイ４１２上のカーソル移動を制御するカーソル制御部４１６（マウス、トラックボール、又はカーソル方向キーなど）である。この入力装置は、典型的には、平面内の位置を指定することができる２軸（第１の軸（例えば、Ｘ軸）及び第２の軸（例えば、Ｙ軸））の自由度２を有する。

【0025】

コンピュータシステム４００は、本明細書に記載される技術を、カスタム化されたハードワイヤードロジック、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）もしくはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ファームウェア、及び／又はプログラムロジックを使用することによって実装することができ、これらはコンピュータシステムと組み合わさって、コンピュータシステム４００を専用マシンにしたり、専用マシンとしてプログラムすることができる。一実施形態によれば、本明細書における技術は、プロセッサ４０４がメインメモリ４０６に含まれる１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム４００によって実行される。このような命令は、別の記憶媒体（記憶装置４１０など）からメインメモリ４０６に読み込むことができる。メインメモリ４０６に含まれる命令シーケンスが実行されると、プロセッサ４０４は、本明細書に記載されたプロセスステップを実行する。代替実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて、ハード配線回路が使用されてもよい。

【0026】

本明細書で使用される「記憶媒体」という用語は、機械を特定の方法で動作させるデータ及び／又は命令を記憶する任意の非一時的媒体を表す。このような記憶媒体は、不揮発性媒体及び／又は揮発性媒体を含むことができる。不揮発性媒体としては、例えば、光ディスク、磁気ディスク、フラッシュメモリ記憶装置など（記憶装置４１０など）が挙げられる。揮発性媒体としては、ダイナミックメモリ（メインメモリ４０６など）が挙げられる。一般的な形態の記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、ソリッドステートドライブ、磁気テープ、又は他の磁気データ記憶媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、他の光学データ記憶媒体、孔のパターンを有する物理媒体、ＲＡＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、及び電気プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、他のメモリチップ又はカートリッジ、連想メモリ（ＣＡＭ）、及び３値連想メモリ（ＴＣＡＭ）が挙げられる。

【0027】

記憶媒体は、伝送媒体とは異なるが、伝送媒体と組み合わせて使用することができる。伝送媒体は、記憶媒体間で情報を転送することに関与する。例えば、伝送媒体としては、バス４０２を構成するワイヤを含め、同軸ケーブル、銅線、光ファイバが挙げられる。また、伝送媒体は、電波及び赤外線のデータ通信中に発生するような電波又は光波の形態をとることもできる。

【0028】

１つ又は複数の命令をプロセッサ４０４に伝達して実行させるために、様々な形態の媒体を関与させることができる。例えば、命令は、最初に、リモートコンピュータの磁気ディスク又はソリッドステートドライブに担持させることができる。リモートコンピュータは、リモートコンピュータのダイナミックメモリに命令をロードし、モデムを使用して電話回線を通じて命令を送信することができる。コンピュータシステム４００に接続されたモデムは、電話回線でデータを受信し、赤外線送信機を使用してデータを赤外線信号に変換することができる。赤外線検出器は、赤外線信号で伝送されるデータを受信し、適切な回路がデータをバス４０２に伝送することができる。バス４０２はデータをメインメモリ４０６に伝送し、メインメモリ４０６からプロセッサ４０４が命令を取り出し実行する。メインメモリ４０６が受信した命令は、任意選択で、プロセッサ４０４によって実行される前又は実行された後に、記憶装置４１０に記憶することができる。

【0029】

コンピュータシステム４００は、バス４０２に結合された通信インターフェース４１８も含んでいる。通信インターフェース４１８は、ローカルネットワーク４２２に接続されるネットワークリンク４２０に双方向データ通信結合を提供する。例えば、通信インターフェース４１８は、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）カード、ケーブルモデム、衛星モデム、又はデータ通信接続を対応する種類の電話回線、ケーブル回線、及び／又は光ファイバ回線に提供するための任意の種類のモデムとすることができる。別の例として、通信インターフェース４１８は、データ通信接続を互換性のあるＬＡＮに提供するためのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードとすることができる。無線リンクも実装することができる。そのような任意の実施態様において、通信インターフェース４１８は、様々な種類の情報を表すデジタルデータストリームを伝送する電気信号、電磁信号、又は光信号を送受信する。

【0030】

ネットワークリンク４２０は、典型的には、１つ又は複数のネットワークを通じて他のデータ装置とデータ通信する。例えば、ネットワークリンク４２０は、ローカルネットワーク４２２を通じて、ホストコンピュータ４２４と接続する、又はインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）４２６によって運営されるデータ装置と接続することができる。ＩＳＰ４２６は、現在一般にインターネット４２８と呼ばれる世界的なパケットデータ通信ネットワークを通じてデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク４２２及びインターネット４２８は、いずれも、デジタルデータストリームを伝送する電気信号、電磁信号、又は光信号を使用する。様々なネットワークを通じた信号、ネットワークリンク４２０上の信号、及び通信インターフェース４１８を通じた信号は、コンピュータシステム４００に送信されるデジタルデータ及びコンピュータシステム４００から送信されるデジタルデータを伝送するものであり、伝送媒体の例示的な形態である。

【0031】

ローカルネットワーク４２２は、ロータシャフトの振動を監視するセンサネットワーク（例えば、複数の振動センサ）を含むこともできる。プロセッサ４０４は、センサネットワークから受信したデータに基づいて、振動をゼロにする又は振動を特定の限界値内に低減するために必要な重りの変位を決定することができる。センサネットワークは、ロータシャフトの振動を連続的又は定期的に測定し、そのデータをプロセッサ４０４に送信することができる。プロセッサは、振動を特定の閾値制限内又はゼロに保つために、重りを特定の位置に移動させる信号を連続的又は定期的に生成し、送信する。従って、コンピュータシステム４００は、本開示に記載の閉ループ制御システムを表す。

【0032】

コンピュータシステム４００は、ネットワーク、ネットワークリンク４２０、及び／又は通信インターフェース４１８を通じて、メッセージを送信し、プログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネットを含む実施形態では、サーバ４３０が、インターネット４２８、ＩＳＰ４２６、ローカルネットワーク４２２、及び／又は通信インターフェース４１８を通じて、アプリケーションプログラムの要求されたコードを送信することができる。受信されたコードは、コードが受信されたときにプロセッサ４０４によって実行することができる、及び／又は受信されたコードは記憶装置４１０又は他の不揮発性記憶装置に記憶され、後で実行できるようにすることができる。

【0033】

図５は、発電機ロータシャフト１１４のバランスを取るために実施することができる例示的な方法のフローチャート５００を示す。フローチャート５００に示されるように、例示的な方法は、可動重りを発電機アセンブリのロータシャフトに結合すること（５０２）を含む。発電機アセンブリは、図１に１０４として示されるようなものとすることができ、可動重りは、図２Ａ～図２Ｄのいずれかに示されるように、ロータシャフト１１４に結合することができる。更に又は代替で、可動重りは、ロータシャフト１１４に結合されたサテライトホイールに結合されてもよい。サテライトホイールは、ロータシャフトと同時に移動することができる。一部の実施形態では、可動重りをロータシャフト１１４に結合すること（５０２）は、図２Ｄに示すように、外部電動重りをロータシャフトに結合することと、図３Ｂに示すように、駆動モータを外部電動重りに結合することとを含むことができる。駆動モータ又はモータは、図３Ａ及び／又は図３Ｂに示すように、外部電動重り又は可動重りを、ガイドレール及びギアレールのうちの少なくとも一方に沿って移動させることができる。

【0034】

本方法は、発電機アセンブリ１０４が動作している間、ロータシャフト１１４の振動を監視すること（５０４）を含む。振動は、ロータシャフト１１４に結合された１つ又は複数のセンサのネットワークを使用して監視することができる。非限定的な例として、１つ又は複数のセンサのネットワークは、加速度計、速度センサ、及び／又は近接センサのうちの少なくとも１つを含むことができる。本方法は、振動データを図４に４０４として示すコントローラに送信すること（５０６）を含む。

【0035】

コントローラは、振動データを予め定義された閾値と比較し、発電機アセンブリ１０４が動作している間、選択的に、重りをロータシャフト１１４に対して相対的に移動させる（５０８）。このようにして、コントローラは、ロータシャフト１１４の振動を低減することができる。一部の実施形態では、非限定的な例として、コントローラは、選択的に、可動重りをサテライトホイール及びロータシャフトに対して相対的に移動させることができる。一部の実施形態では、発電機アセンブリが動作している間、図２Ａに示すように、可動重りは、選択的に、ロータシャフトの周囲を実質的に偏心移動する。一部の実施形態では、発電機アセンブリが動作している間、図２Ｂに示されるように、可動重りは、選択的に、ロータシャフトに対して実質的に半径方向及び垂直方向に相対的に移動する。非限定的な例として、重りは、複数の軸のうちの少なくとも１つの軸に沿って移動させることができ、軸の隣接するペアは９０°だけずれている。軸の総数によっては、軸の隣接するペアは９０°以外の角度だけずれていいてもよい。

【0036】

本明細書では、発電機ロータシャフトのバランスを取るための例示的なロータシャフトバランシングシステム及び方法が記載されている。発電機ロータシャフトのバランスを取るための例示的なロータシャフトバランシングシステム及び方法は、ロータシャフトバランシングに関して、既知のシステム及びプロセスと比べて、少なくとも、バランシング重りを追加で調整するために、追加の重りがシャフトに追加される間、及び／又はバランシング重りの位置が変更される間、発電機のオフ時間を最小化することができるなどの、いくつかの利点を提供する。

【0037】

上記の説明は、単に例示的なものであることを意味しており、当業者であれば、開示された本発明の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に変更を加えることができることを認識する。本発明の範囲内に入る変更は、本開示を検討すれば、当業者には明らかであり、そのような変更は特許請求の範囲内であることが意図される。本明細書に記載されたシステムは、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、様々なシステムの一部は、本明細書に記載された他のシステムとは独立して別個に利用することができる。

【0038】

本発明の様々な実施形態の特定の特徴は、一部の図面に示され、他の図面には示されていない場合があるが、これは便宜上のためだけである。さらに、上記の記載における「ある実施形態」への言及は、言及された特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。本発明の原理に従って、図面の特徴は、他の図面の特徴と組み合わせて言及される及び／又は特許請求することができる。

【0039】

本発明のさらなる態様は、以下の実施形態によって提供される。
［実施形態１］
ロータ及びロータシャフトを含む発電機、及び前記ロータシャフトに結合された重りであって、前記重りは、前記ロータが動作している間、前記ロータシャフトの振動を減少させるように動的に移動可能である、重りを含む、発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態２］
前記重りは、前記ロータシャフトの周囲の異なる位置に偏心移動するように構成されている、実施形態１に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態３］
前記ロータシャフトに結合されたサテライトホイールをさらに含み、前記サテライトホイールは前記ロータシャフトと同時に移動し、前記重りはサテライトホイールに結合された状態で移動可能である、実施形態１又は２に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態４］
前記重りは、軸に沿う前記ロータシャフトに対して半径方向及び垂直方向に移動可能である、実施形態１～３のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態５］
前記重りは複数の軸のいずれかの軸に沿って選択的に移動可能であり、隣り合う軸の各セットは９０°だけずれている、実施形態１～４のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機ロータシャフトバランシングシステム。
［実施形態６］
前記重りは前記ロータシャフトに結合された外部電動重りである、実施形態１～５のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態７］
ガイドレール及びギアレールのうちの少なくとも一方のレールに沿って前記重りを移動させるように構成されたモータをさらに含む、実施形態１～６のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態８］
閉ループ制御システム内に備えられたコントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記ロータシャフトに結合された少なくとも１つのセンサから振動データを受信し、受信した振動データに基づいて選択的に前記重りを移動させる、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態９］
前記コントローラは、前記振動データを予め定義された閾値と比較し、前記ロータシャフトの振動が低減するように前記重りを選択的に移動させる、実施形態１～８のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態１０］
前記コントローラは、加速度計、速度センサ、及び近接センサのうちの少なくとも１つを含む複数のセンサから振動データを受信する、実施形態１～９のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態１１］
前記発電機は、ギアボックス及びクラッチを通じてタービンに結合又は接続されている、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載の発電機のロータシャフトのバランシングシステム。
［実施形態１２］
発電機のロータシャフトのバランスをとる方法であって、可動重りを発電機アセンブリのロータシャフトに結合すること、前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動を監視すること、振動データをコントローラに送信すること、及び前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動が低減するように、前記コントローラが、選択的に、前記重りを前記ロータシャフトに対して相対的に移動させることを含む、方法。
［実施形態１３］
前記サテライトホイールが前記ロータシャフトと同時に移動するように、前記サテライトホイールを前記ロータシャフトに結合すること、前記可動重りを前記サテライトホイールに結合すること、及び前記ロータシャフトの振動が低減するように、選択的に、前記可動重りを前記サテライトホイール及び前記ロータシャフトに対して相対的に移動させることを含む、実施形態１２に記載の方法。
［実施形態１４］
前記発電機アセンブリが動作している間、選択的に、前記可動重りを前記ロータシャフトの周囲に対して実質的に偏心移動させること
をさらに含む、実施形態１２又は１３に記載の方法。
［実施形態１５］
前記発電機アセンブリが動作している間、選択的に、前記可動重りを前記ロータシャフトに対して実質的に半径方向及び垂直方向に相対的に移動させることをさらに含む、実施形態１２～１４のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１６］
選択的に前記重りを移動させることは、前記重りを複数の軸のうちの少なくとも１つの軸に沿って選択的に移動させることを含み、軸の隣り合うペアは、９０°だけずれている、実施形態１２～１５のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１７］
前記可動重りを前記発電機アセンブリのロータシャフトに結合することは、さらに、外部電動錘を前記ロータシャフトに結合することと、駆動モータを前記外部電動重りに結合して、前記重りをガイドレール及びギアレールのうちの少なくとも一方のレールに沿って選択的に移動させることとを含む、実施形態１２～１６のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１８］
前記振動データをコントローラに送信することは、前記振動データを、閉ループシステム内に結合されたコントローラに送信することをさらに含む、実施形態１２～１７のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１９］
前記コントローラが前記振動データを予め定義された閾値と比較することと、前記コントローラが前記ロータシャフトの振動が低減するように前記重りを選択的に移動させることとをさらに含む、実施形態１２～１８のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態２０］
前記発電機アセンブリが動作している間、前記ロータシャフトの振動を監視することは、加速度計、速度センサ、及び近接センサのうちの少なくとも１つを前記ロータシャフトに結合することをさらに含む、実施形態１２～１９のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態２１］
モータによって前記重りをガイドレール及びギアレールのうちの少なくとも一方のレールに沿って選択的に移動させることをさらに含む、実施形態１２～２０のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。

【0040】

本発明を様々な特定の実施形態の観点から説明してきたが、当業者であれば、本発明は特許請求の範囲の趣旨及び範囲内の修正を実施できることを認識するであろう。

【符号の説明】

【0041】

１００ タービンシステム
１０６ ギアボックス
１０８ クラッチ
１１２ ロータ
１１６ ロータ
２００ａ 機構
２００ｂ 機構
２００ｃ 機構
２００ｄ 機構
２０６ サテライトホイール
２１０ 重り
２２０ サテライトホイール
２２２ 重り
２２４ サテライトホイール
２２６ シャフト
２３２ モータ
３００ａ モータ構成
３００ｂ モータ構成
３０２ サテライトホイール
３０６ ガイドレール
３０８ モータギアレール
３１０ モータギア
３１２ トランシーバ
３１４ 接続ケーブル
４００ コンピュータシステム
４０２ バス
４０６ メインメモリ
４０８ 読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）
４１２ ディスプレイ
４１４ 入力装置
４１６ カーソル制御部
４１８ 通信インターフェース
４２０ ネットワークリンク
４２２ ローカルネットワーク
４２４ ホストコンピュータ
４２６ インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）
４２８ インターネット
４３０ サーバ
５００ フローチャート

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】