特許 7446938 回転電機の異常検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】回転電機の異常検知システム

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/20 20160101AFI20240304BHJP

【ＦＩ】

H02K11/20

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020122085

(22)【出願日】2020-07-16

(65)【公開番号】P2022018754

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 則雄

(72)【発明者】

【氏名】藤田 真史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 孝洋

(72)【発明者】

【氏名】上田 隆司

(72)【発明者】

【氏名】長倉 謙

(72)【発明者】

【氏名】小林 雅司

(72)【発明者】

【氏名】安藤 耕治

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４１４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０９９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５３３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２９９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５０３５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定子鉄心の背面において周方向もしくは軸方向に間隔をおいて複数配置される、磁束を検知する複数の磁束センサと、
前記複数の磁束センサの中の少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ出力される信号の合成信号または差分信号に現れる所定の事象から、前記固定子鉄心の異常を検知する異常検知装置と
を具備する回転電機の異常検知システムにおいて、
前記少なくとも２つの磁束センサが、前記固定子鉄心の背面において積層鉄心を保持する個々のリブ毎に設けられている、
回転電機の異常検知システム。

【請求項2】

前記少なくとも２つの磁束センサが、１つのリブに対し、前記固定子鉄心の周方向に当該リブを挟み込むように当該リブの両側に配置されている、
請求項１に記載の回転電機の異常検知システム。

【請求項3】

前記少なくとも２つの磁束センサが、１つのリブに対し、当該リブの長手方向に沿って配列するように配置されている、
請求項１又は２に記載の回転電機の異常検知システム。

【請求項4】

固定子鉄心の背面において周方向もしくは軸方向に間隔をおいて複数配置される、磁束を検知する複数の磁束センサと、
前記複数の磁束センサの中の少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ出力される信号の合成信号または差分信号に現れる所定の事象から、前記固定子鉄心の異常を検知する異常検知装置と
を具備する回転電機の異常検知システムにおいて、
前記少なくとも２つの磁束センサが、互いに前記回転電機の極対称となる位置に配置されている、
回転電機の異常検知システム。

【請求項5】

各磁束センサがリブの側面から一定距離以内に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知システム。

【請求項6】

各磁束センサが前記固定子鉄心の軸方向の端部の領域に配置されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知システム。

【請求項7】

固定子鉄心の背面において周方向もしくは軸方向に間隔をおいて複数配置される、磁束を検知する複数の磁束センサと、
前記複数の磁束センサの中の少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ出力される信号の合成信号または差分信号に現れる所定の事象から、前記固定子鉄心の異常を検知する異常検知装置と
を具備する回転電機の異常検知システムにおいて、
前記異常検知装置は、前記少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ出力される信号に対し、各磁束センサの配置位置と前記回転電機の磁極の位置との位置関係に応じて生ずる位相のずれを補正し、補正したそれぞれの信号の合成信号または差分信号を出力する、
回転電機の異常検知システム。

【請求項8】

前記異常検知装置は、前記合成信号または差分信号のいずれかの値が設定値を越えたときに警報を発する、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知システム。

【請求項9】

固定子鉄心の背面において周方向もしくは軸方向に間隔をおいて複数配置される、磁束を検知する複数の磁束センサと、
前記複数の磁束センサの中の少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ出力される信号の合成信号または差分信号に現れる所定の事象から、前記固定子鉄心の異常を検知する異常検知装置と
を具備する回転電機の異常検知システムにおいて、
前記異常検知装置は、前記合成信号または差分信号のいずれかの値が設定値を越えたときの回数をカウントし、カウントした回数を示す情報もしくは一定期間あたりの回数を示す情報を表示出力する、
回転電機の異常検知システム。

【請求項10】

前記少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ引き出されるケーブルが、それぞれの信号が合成または差し引きされるように結線されており、合成信号または差分信号が１本のケーブルを通じて前記異常検知装置に入力されるように構成されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転電機の異常検知システムに関する。

【背景技術】

【0002】

発電機や電動機などの回転電機は通常、回転軸を有する回転子と、固定子とを有する。固定子は、回転子を取り囲むように形成された円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心を円筒状の外周板で半径方向から覆う固定子フレームを有する。

【0003】

回転子の回転により発生する磁気吸引力によって、固定子には磁気振動が発生する。この磁気振動が、回転電機が設置される基礎に伝播しないようにする必要がある。一般的な回転電機の固定子は、固定子鉄心と固定子フレームとの間にばね板やばね棒のような弾性体などを介して固定子鉄心を支持することによって、固定子の外側に磁気振動が伝播することを抑制している。

【0004】

図１２は、従来技術によるタービン発電機における回転子の外周側にある固定子の特に固定子鉄心の支持機構の一例を示すものである。

【0005】

回転子１の外周側にある固定子２側には、固定子鉄心３、鉄心押え板４、リブ５、鉄心押えリング６、締め付け部材７、固定子フレーム８、隔板９、ばね板１０、鉄心支え板１１等がある。

【0006】

固定子フレーム８は、円筒形状の外周板とこの外周板の内部に溶接された円環形状の隔板９によって形成される。一方、固定子鉄心３は、円環形状の鉄心支え板１１の内部に設けられたリブ５に円環形状の積層鉄心を嵌合することによって形成される。

【0007】

上記積層鉄心は、外周部に設けられるダブテール状のキー溝にリブ５を挿通させ、軸両端部に配置される鉄心押え板４により挟持し、締め付け部材７で一体的に締め付ける構成となっている。なお、大型の回転電機では、固定子鉄心３の形状が大きく円環状の抜板を１枚で形成することが困難であるため、抜板を円周方向に小さい角度で分割した扇形に成形し、扇形の内角の半角ずつずらして軸方向に積層することによって積層鉄心が構成されている。

【0008】

また、固定子鉄心３の中心軸が固定子フレーム８の中心軸に一致するように配置されており、隔板９と鉄心支え板１１とは、円周方向に複数配置された板状部材であるばね板１０を用いて連結されている。隔板９と鉄心支え板１１とは固定子フレーム８の軸方向に交互に配置されているので、ばね板１０は両端を隔板９に固定され、ばね板１０の中央に鉄心支え板１１が接続される形になっている。このため、鉄心支え板１１の半径方向の変位に対してばね板１０がたわむことによって固定子鉄心３は固定子フレーム８に対して弾性的に支持される。

【0009】

このような構造の回転電機においては、固定子鉄心３の中に回転子１の界磁より発生した主磁束が通るが、図１３に示すように、この主磁束の一部が固定子鉄心３の背面（外周部）にもれて背面もれ磁束Φ_Ｌが生じ、これが固定子鉄心３の支持構造物（リブ５、鉄心押えリング６等）で構成される電気回路に鎖交する。固定子鉄心３の支持構造物は機械的強度が必要なことから金属製のものが使用されるため、この背面もれ磁束Φ_Ｌにより固定子鉄心３の支持構造物内に渦電流などの電流Ｃが流れる。

【0010】

また、回転電機の固定子鉄心３は、図１４に示すように、ワニスを表面に焼き付けることによる絶縁被膜を有する抜板１２を積層して成り、軸方向のある間隔ごとに冷却用の通風ダクト（図示せず）を有し、また固定子コイル（図示せず）を納める固定子スロット１３を有している。抜板１２の外径部にはダブテール状のキー溝１４があり、これをリブ５に嵌め込むことにより固定子鉄心３の固定がなされる。

【0011】

抜板１２の表面には絶縁被膜があるが、リブ５への嵌め込み時、または積層途中の鉄心締め付け作業等により、抜板１２のキー溝１４では絶縁被膜がはがれる。このため、各抜板１２の外径側はリブ５により短絡された状態となっている。これは固定子鉄心３の組立て上、避けることのできない抜板１２の短絡であり、これを第１の短絡ＳＣ１とする。

【0012】

固定子コイル（図示せず）に電圧を発生するため固定子鉄心３内では図１４に示すように円周方向に磁束Φが流れる。これにより各抜板１２間には電圧が誘起されるが、鉄心外径部の第１の短絡ＳＣ１以外は、抜板１２が短絡していない状態では抜板１２間を循環する短絡電流は流れず、これが固定子鉄心３の正常な状態である。しかし何らかの原因で、例えば鉄心内周面が傷付けられ、第２の短絡ＳＣ２が形成されると、抜板１２間に循環電流が流れる短絡回路ＳＣが形成される。

【0013】

この短絡回路ＳＣを流れる循環電流により、第２の短絡ＳＣ２が形成された箇所の接触抵抗でそこに発生するジュール熱や放電によるアーク熱によって、固定子鉄心３の損傷がさらに拡大し固定子鉄心３の溶損や固定子コイル（図示せず）の絶縁の損傷を引き起こし、大事故に至る可能性がある。

【0014】

従来、このような固定子鉄心の抜板間の短絡を運転中に監視する技術として、通風ダクトで分割される複数個の鉄心ブロックを囲む磁束検出コイルを配置し、各磁束検出コイルに誘起された電圧を検出、設定値を越えると警報を出力する警報装置や、鉄心短絡時に発生するアークによる磁束の変化をリブに流れる電流を監視することにより検出する監視装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】特許第３４５６８２４号公報

【文献】特開２０１１－２５０６２６号公報

【文献】特許第３２７０１０５号公報

【文献】特開２０１７－１５３３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

従来の警報装置や監視装置は鉄心異常を監視できるものの、鉄心ブロックを囲むように磁束検出コイルを配置するには大掛かりとなり、設置に要する費用も高額となる。加えて、鉄心ブロック毎の異常を検出することは可能であるが、例えば周方向位置やその詳細な部分を判別することが難しい。

【0017】

また、リブ電流の測定にはロゴスキーコイルなどが用いられるが、コイルが複雑な形状であるため、サイズも大きくスペース的な問題で設置場所が限られ、高価であるため、複数個設置することが困難である。

【0018】

発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で容易に運転中の回転電機の固定子鉄心の異常を検出することができる回転電機の異常検知システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

実施形態によれば、固定子鉄心の背面において周方向もしくは軸方向に間隔をおいて複数配置される、磁束を検知する複数の磁束センサと、前記複数の磁束センサの中の少なくとも２つの磁束センサからそれぞれ出力される信号の合成信号または差分信号に現れる所定の事象から、前記固定子鉄心の異常を検知する異常検知装置とを具備する回転電機の異常検知システムにおいて、前記少なくとも２つの磁束センサが、前記固定子鉄心の背面において積層鉄心を保持する個々のリブ毎に設けられている、回転電機の異常検知システムが提供される。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、簡易な構成で容易に運転中の回転電機における固定子鉄心の異常を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態に係る異常検知システム及び回転電機の要部構成を示す図。

【図2】背面もれ磁束Φ_Ｌと磁束Φ_Ｉの発生を説明するための図。

【図3】背面もれ磁束Φ_Ｌ、リブ電流による磁束Φ_Ｉ、及びこれらの合成である合成磁束Φ_Ｓのそれぞれの信号波形の一例を示す図。

【図4】アーク（１次アーク）が発生した場合の、背面もれ磁束Φ_Ｌ、リブ電流による磁束Φ_Ｉ、及びこれらの合成である合成磁束Φ_Ｓのそれぞれの信号波形の一例を示す図。

【図5】磁束センサＳ１１，Ｓ１２が、リブ５を挟み込むように当該リブ５の両側に配置される場合の配置例を示す図。

【図6】図５の配置例による磁束センサＳ１１の出力信号、磁束センサＳ１２の出力信号、及びこれらの合成である合成信号のそれぞれの信号波形の一例を示す図。

【図7】磁束センサＳ１３，Ｓ１４が、リブ５の長手方向に沿って配列するように配置される場合の配置例を示す図。

【図8】図７の配置例による磁束センサＳ１３の出力信号、磁束センサＳ１４の出力信号、及びこれらの差分である差分信号のそれぞれの信号波形の一例を示す図。

【図9】磁束センサＳ１１，Ｓ１２と磁束センサＳ１３，Ｓ１４とが、互いに回転電機の磁極対称（電気角１８０ｄｅｇ）となる位置に配置される場合の配置例を示す図。

【図10】図９の配置例による磁束センサＳ１１，Ｓ１２の出力信号、磁束センサＳ１３，Ｓ１４の出力信号、及びこれらの合成である合成信号のそれぞれの信号波形の一例を示す図。

【図11】個々の磁束センサＳが固定子鉄心３の軸方向の端部の領域に配置される場合の背面もれ磁束の磁束密度の高さを示す図。

【図12】従来技術によるタービン発電機における回転子の外周側にある固定子の特に固定子鉄心の支持機構の一例を示す図。

【図13】背面もれ磁束Φ_Ｌや電流Ｃの発生を説明するための図。

【図14】各抜板間に生じる短絡を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、前述の説明で使用した図１２乃至図１４も適宜参照する。

【0023】

＜全体の構成＞
図１は、実施形態に係る異常検知システム及び回転電機の要部構成を示す図である。なお、この図１中では、図１２乃至図１４と共通する要素には、同一の符号を付している。回転電機の基本構成は、図１２乃至図１４で説明した通りである。

【0024】

図１に示されるように、実施形態に係る異常検知システムが適用される回転電機（発電機）は、回転子１の外周側にある固定子２側に、固定子鉄心３、鉄心押え板４、複数の軸状のリブ５、鉄心押えリング６、締め付け部材７等が設けられている。

【0025】

固定子鉄心３は、複数の円環状の積層鉄心が積層されて円筒状をなしており、各積層鉄心の外周部には、ダブテール状のキー溝（図１４で説明したキー溝１４）が形成され、このキー溝が周方向に間隔をおいて複数形成されている。各リブ５は、対応するキー溝に嵌合して積層鉄心を保持する。また、各リブ５は、軸両端部に配置される一対の鉄心押え板４により挟持され、締め付け部材７で一体的に締め付けられている。各鉄心押えリング６は、円環状をなしており、積層鉄心を保持している各リブ５を外径側から押さえている。

【0026】

＜異常検知システムの構成＞
本実施形態に係る異常検知システムは、固定子鉄心３の背面で生じる磁束を検知する複数の磁束センサＳと、これらの磁束センサＳの検知結果に基づいて固定子鉄心３の異常を検知する異常検知装置２０とを含む。

【0027】

複数の磁束センサＳは、それぞれサーチコイル等からなり、固定子鉄心３の背面において周方向もしくは軸方向に間隔をおいて複数配置される。異常検知装置２０は、複数の磁束センサＳの中の少なくとも２つの磁束センサＳからそれぞれ出力される信号の合成信号または差分信号に現れる所定の事象から、固定子鉄心３の異常を検知するものである。

【0028】

複数の磁束センサＳのそれぞれの出力信号は、信号線（ケーブル）を通じて異常検知装置２０に伝送される。例えば、上記少なくとも２つの磁束センサＳからそれぞれ引き出されるケーブルは、図１中のケーブルＣＢ１，ＣＢ２のように異常検知装置２０のコネクタＣＮ１，ＣＮ２に接続されて各信号が別々に入力されるように構成してもよいが、図１中のケーブルＣＢ１，ＣＢ３のように各磁束センサＳの出力信号が合成または差し引きされるように結合部ＪＮで結線されて合成信号または差分信号が１本のケーブルを通じて異常検知装置２０に入力されるように構成してもよい。

【0029】

また、異常検知装置２０に接続するケーブルＣＢ１及びＣＢ２（又はＣＢ３）は、上記少なくとも２つの磁束センサＳ毎に用意してもよいが、ケーブル接続の煩雑さを避けるために、異常検知装置２０に接続するケーブルＣＢ１及びＣＢ２（又はＣＢ３）は１組だけとし、入力切替えを選択的に行えるスイッチを用意して、磁束センサＳ側の多数のケーブルが上記スイッチ経由で異常検知装置２０側のケーブルに接続されるように構成してもよい。

【0030】

異常検知装置２０は、信号処理部２１と出力部２２とを備えている。信号処理部２１は、入力される信号の合成、差分処理、ノイズ除去、位相の補正、閾値判定、事象検知等の各種の処理を行うものである。出力部２２は、信号波形を含む各種の情報の表示や警報の発報などを行う。

【0031】

上記少なくとも２つの磁束センサＳは、固定子鉄心３の背面において積層鉄心を保持する個々のリブ毎に設けられる。図１の例では、上記少なくとも２つの磁束センサＳが、１つのリブに対し、固定子鉄心３の周方向に当該リブを挟み込むように当該リブの両側に配置されるとともに、当該リブ５の長手方向に沿って配列するように配置される場合が例示されている。上記少なくとも２つの磁束センサＳは、互いに回転電機の極対称となる位置に配置されてもよい。それらの詳細については後で説明する。

【0032】

各磁束センサＳは、リブ５の側面から一定距離以内に配置されていることが望ましい。このように配置すると、リブ５に流れる電流によって発生する磁束をより確実に検出することができる。また、各磁束センサＳは、図１のように固定子鉄心３の軸方向の端部の領域に配置されていることが望ましい。その詳細についても後で説明する。

【0033】

異常検知装置２０に備えられる信号処理部２１は、上記少なくとも２つの磁束センサＳからそれぞれ出力される信号に対し、各磁束センサＳの配置位置と回転電機の磁極の位置との位置関係に応じて生ずる位相のずれを補正し、補正したそれぞれの信号の合成信号または差分信号を出力する機能を有する。また、信号処理部２１は、上述した合成信号または差分信号のいずれかの値が設定値（閾値）を越えたときに警報を発する機能や、上述した合成信号または差分信号のいずれかの値が設定値（閾値）を越えたときの回数をカウントし、カウントした回数を示す情報もしくは一定期間あたりの回数を示す情報を表示出力する機能を有する。

【0034】

＜背面もれ磁束Φ_Ｌとリブ電流による磁束Φ_Ｉとの合成磁束Φ_Ｓの検出＞
運転中の回転電機においては、固定子鉄心３の中に回転子１の界磁より発生した主磁束が通るが、図２に示すように、この主磁束の一部が固定子鉄心３の背面（外周部）にもれて背面もれ磁束Φ_Ｌが生じ、これが固定子鉄心３の支持構造物（リブ５、鉄心押えリング６等）で構成される電気回路に鎖交する。固定子鉄心３の支持構造物は機械的強度が必要なことから金属製のものが使用されるため、この背面もれ磁束Φ_Ｌにより固定子鉄心３の支持構造物内に渦電流などの電流Ｃが流れる。リブ５に電流Ｃ（リブ電流）が流れると、このリブ電流による磁束Φ_Ｉも発生する。

【0035】

図３（ａ）～（ｃ）に、背面もれ磁束Φ_Ｌ、リブ電流による磁束Φ_Ｉ、及びこれらの合成である合成磁束Φ_Ｓのそれぞれの信号波形の一例を示す。

【0036】

上述した各磁束センサＳにおいては、このような背面もれ磁束Φ_Ｌとリブ電流による磁束Φ_Ｉとが合成された合成磁束Φ_Ｓが検出されることになる。

【0037】

図４（ａ）～（ｃ）に、アーク（１次アーク）が発生した場合の、背面もれ磁束Φ_Ｌ、リブ電流による磁束Φ_Ｉ、及びこれらの合成である合成磁束Φ_Ｓのそれぞれの信号波形の一例を示す。

【0038】

例えば前述した図１４中の各抜板１２の外径側がリブ５により短絡した場合には、アーク（１次アーク）が発生し、リブ電流にもアークによる電流の変化Ａが生じ、磁束センサＳにおいては、背面もれ磁束Φ_Ｌとリブ電流にアークにより変化Ａが生じた磁束Φ_Ｉとが合成された合成磁束Φ_Ｓが検出されることになる。

【0039】

＜磁束センサの配置例（その１）＞
図５に、磁束センサＳ１１，Ｓ１２が、リブ５を挟み込むように当該リブ５の両側に配置される場合の配置例を示す。また、図６（ａ）～（ｃ）に、磁束センサＳ１１の出力信号、磁束センサＳ１２の出力信号、及びこれらの合成である合成信号のそれぞれの信号波形の一例を示す。

【0040】

図５のように１つのリブ５を挟み込むように配置された磁束センサＳ１１，Ｓ１２の出力信号は、リブ電流が流れる方向に対し、図５中のリブ５の左側と右側では極性が異なることから、例えば、図６（ａ）に示されるように片方の出力信号に故障とは異なるノイズＮが生じた場合、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるそれぞれの出力信号を合成すると図６（ｃ）に示されるようにノイズＮの成分が検出される。

【0041】

異常検知装置２０の信号処理部２１は、このようなノイズを合成信号から検出し、必要に応じてノイズの除去を行った上で、合成信号に所定の事象（例えば前述したアークに起因する変化Ａ）が現れていないか否かを判定し、判定結果を出力する。

【0042】

もし、磁束センサＳ１１，Ｓ１２のいずれかの出力信号に上記事象が現れている場合には、合成信号にもその事象が現れ、合成信号の値が予め定められた設定値を越える。これを検知した信号処理部２１は、該当する磁束センサの近傍において固定子鉄心３の異常が発生していることを示す情報を表示出力したり警報を発したりする。あるいは、合成信号の値が設定値を越えたときの回数をカウントし、カウントした回数を示す情報もしくは一定期間あたりの回数を示す情報を表示出力するようにしてもよい。

【0043】

＜磁束センサの配置例（その２）＞
図７に、磁束センサＳ１３，Ｓ１４が、リブ５の長手方向に沿って配列するように配置される場合の配置例を示す。また、図８（ａ）～（ｃ）に、磁束センサＳ１３の出力信号、磁束センサＳ１４の出力信号、及びこれらの差分である差分信号のそれぞれの信号波形の一例を示す。

【0044】

図７のようにリブ５の長手方向に沿って配置された磁束センサＳ１３，Ｓ１４の出力信号は、同一のリブ電流Ｃによる磁束が作用しており極性が同じであることから、例えば、図８（ａ）に示されるように片方の出力信号に故障とは異なるノイズＮが生じた場合、図８（ａ）及び（ｂ）に示されるそれぞれの出力信号の差分をとると図８（ｃ）に示されるようにノイズＮの成分が検出される。

【0045】

異常検知装置２０の信号処理部２１は、このようなノイズを差分信号から検出し、必要に応じてノイズの除去を行った上で、差分信号に所定の事象（例えば前述したアークに起因する変化Ａ）が現れていないか否かを判定し、判定結果を出力する。

【0046】

もし、磁束センサＳ１３，Ｓ１４のいずれかの出力信号に上記事象が現れている場合には、差分信号にもその事象が現れ、差分信号の値が予め定められた設定値を越える。これを検知した信号処理部２１は、該当する磁束センサの近傍において固定子鉄心３の異常が発生していることを示す情報を表示出力したり警報を発したりする。あるいは、差分信号の値が設定値を越えたときの回数をカウントし、カウントした回数を示す情報もしくは一定期間あたりの回数を示す情報を表示出力するようにしてもよい。

【0047】

＜磁束センサの配置例（その３）＞
図９に、磁束センサＳ１１，Ｓ１２と磁束センサＳ１３，Ｓ１４とが、互いに回転電機の磁極対称（電気角１８０ｄｅｇ）となる位置に配置される場合の配置例を示す。また、図１０（ａ）～（ｃ）に、磁束センサＳ１１，Ｓ１２の出力信号、磁束センサＳ１３，Ｓ１４の出力信号、及びこれらの合成である合成信号のそれぞれの信号波形の一例を示す。

【0048】

図９のように配置された磁束センサＳ１１，Ｓ１２の出力信号と磁束センサＳ１３，Ｓ１４の出力信号とは、磁極位置により極性が異なることから、図１０（ａ）に示されるように所定の事象（例えば前述したアークに起因する変化Ａ）が出力信号に現れている場合、図１０（ａ）及び（ｂ）に示されるそれぞれの出力信号を合成すると図１０（ｃ）に示されるように合成信号にもその事象が現れ、合成信号の値が予め定められた設定値を越える。これを検知した信号処理部２１は、該当する磁束センサの近傍において固定子鉄心３の異常が発生していることを示す情報を表示出力したり警報を発したりする。あるいは、合成信号の値が設定値を越えたときの回数をカウントし、カウントした回数を示す情報もしくは一定期間あたりの回数を示す情報を表示出力するようにしてもよい。

【0049】

＜磁束センサの配置例（その４）＞
図１１に、個々の磁束センサＳが固定子鉄心３の軸方向の端部の領域に配置される場合の背面もれ磁束の磁束密度の高さを示す。なお、図１１では、磁束センサＳの図示は省略されている。

【0050】

図１１に示すように、固定子鉄心３の軸方向中央部よりも鉄心端部の方が、背面もれ磁束Φ_Ｌが大きく、その磁束密度が高いことから、リブ５に流れる電流も大きく、鉄心故障が発生しやすい。そのため、鉄心端部に配置される磁束センサＳは検知感度が高く、早期に異常を検知することができる。

【0051】

本実施形態によれば、固定子鉄心３の異常を精度よく検知し、また異常が発生している位置を検知することができ、信頼性の高い異常検知システムを提供することができる。

【0052】

以上詳述したように、上記実施形態によれば、簡易な構成で容易に運転中の回転電機における固定子鉄心の異常を検出することができる。

【0053】

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。

【符号の説明】

【0054】

回転子１、固定子２、固定子鉄心３、鉄心押え板４、リブ５、鉄心押えリング６、締め付け部材７、固定子フレーム８、隔板９、ばね板（弾性部材）１０、鉄心支え板１１、抜板１２、固定子スロット１３、キー溝１４、異常検知装置２０、信号処理部２１、出力部２２、磁束センサＳ，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２、コネクタＣＮ１，ＣＮ２、結合部ＪＮ、ケーブルＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３、磁束Φ、背面もれ磁束Φ_Ｌ、リブ電流による磁束Φ_Ｉ、合成磁束Φ_Ｓ、変化Ａ、電流Ｃ、短絡回路ＳＣ、第１の短絡ＳＣ１、第２の短絡ＳＣ２。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】