特許 7558422 回転電機の短絡検知装置および短絡検知方法

(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】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】回転電機の短絡検知装置および短絡検知方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/022 20160101AFI20240920BHJP

   H02P 23/10 20060101ALI20240920BHJP

   H02P 9/04 20060101ALN20240920BHJP

【ＦＩ】

H02P25/022

H02P23/10

H02P9/04 E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023550822

(86)(22)【出願日】2021-09-29

(86)【国際出願番号】 JP2021035762

(87)【国際公開番号】W WO2023053241

(87)【国際公開日】2023-04-06

【審査請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】324003956

【氏名又は名称】三菱ジェネレーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】滝澤 勇二

(72)【発明者】

【氏名】山本 篤史

(72)【発明者】

【氏名】前田 進

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特許第６８３７６１９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭５８－５６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３７１３２３５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特許第６９４９２８７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２５／０２２

Ｈ０２Ｐ ２３／１０

Ｈ０２Ｐ ９／０４

Ｈ０２Ｐ ２９／０２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転電機の回転子の複数スロットに設けられている界磁巻線に対向して配置された磁気検出器からの電圧信号を処理して前記界磁巻線の短絡を検知する回転電機の短絡検知装置において、
前記磁気検出器からの電圧信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部によって取得された電圧信号を、互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する信号分解部と、
前記複数スロットのピッチに相関を有する高調波であるスロット高調波の基本次数よりも低い次数を閾値として、前記複数の周波数成分のうち、奇数次の周波数成分と、前記閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる特定周波数成分低減部と、
前記特定周波数成分低減部から出力された複数の周波数成分を電圧信号に変換する信号変換部と、
前記信号変換部により変換された電圧信号を、前記回転子の複数の磁極にそれぞれ対応する前記回転子の周方向角度ごとに分割し、前記複数の磁極のうち、極性が異なる隣り合う磁極に対応する各分割電圧信号の差分波形を、前記各分割電圧信号同士を足し合わせて生成し、前記差分波形の形状に基づいて、前記界磁巻線の短絡を検知するとともに、該短絡が前記回転子の周方向のいずれの位置で発生しているかを推定する短絡検知部とを備え、
前記短絡検知部は、前記差分波形として、それぞれ特定の周波数成分が積算された複数個の差分波形を生成し、生成された複数個の差分波形について、共通するピーク電圧位置を検出して、該共通のピーク電圧位置を短絡位置として推定する、
回転電機の短絡検知装置。

【請求項2】

前記信号変換部は、前記複数の周波数成分から、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の電圧信号を作成し、
前記短絡検知部は、前記複数個の電圧信号毎にそれぞれ前記差分波形を生成して、前記複数個の差分波形を生成する、
請求項１に記載の回転電機の短絡検知装置。

【請求項3】

前記短絡検知部が生成する前記複数個の差分波形は、全ての周波数成分を積算した第１差分波形を含む、
請求項１または請求項２に記載の回転電機の短絡検知装置。

【請求項4】

前記短絡検知部は、前記複数個の差分波形の内、前記第１差分波形に基づいて、隣接するピーク電圧位置の角度間隔を検出し、該角度間隔に対応する周波数成分の次数以上を除いて、他の差分波形を生成する、
請求項３に記載の回転電機の短絡検知装置。

【請求項5】

前記複数個の差分波形の内、前記第１差分波形を除く差分波形は、特定偶数の倍数を次数とする周波数成分を積算したものである、
請求項３または請求項４に記載の回転電機の短絡検知装置。

【請求項6】

回転電機の回転子の複数スロットに設けられている界磁巻線に対向して配置された磁気検出器からの電圧信号を取得する信号取得ステップと、
前記信号取得ステップによって取得された電圧信号を互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する信号分解ステップと、
前記複数スロットのピッチに相関を有する高調波であるスロット高調波の基本次数よりも低い次数を閾値として、前記複数の周波数成分のうち、奇数次の周波数成分と、前記閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる特定周波数成分低減ステップと、
前記特定周波数成分低減ステップから出力された複数の周波数成分を電圧信号に変換する信号変換ステップと、
前記信号変換ステップにより変換された電圧信号を、前記回転子の複数の磁極にそれぞれ対応する前記回転子の周方向角度ごとに分割し、前記複数の磁極のうち、極性が異なる隣り合う磁極に対応する各分割電圧信号の差分波形を、前記各分割電圧信号同士を足し合わせて生成し、前記差分波形の形状に基づいて、前記界磁巻線の短絡を検知するとともに、前記界磁巻線の短絡が、周方向のいずれの位置で発生しているかを推定する短絡検知ステップ、とを備え、
前記短絡検知ステップは、前記差分波形として、それぞれ特定の周波数成分が積算された複数個の差分波形を生成し、生成された複数個の差分波形について、共通するピーク電圧位置を検出して、該共通のピーク電圧位置を短絡位置として推定する、
回転電機の短絡検知方法。

【請求項7】

前記信号変換ステップは、前記複数の周波数成分から、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の電圧信号を作成し、
前記短絡検知ステップは、前記複数個の電圧信号毎にそれぞれ前記差分波形を生成して、前記複数個の差分波形を生成する、
請求項６に記載の回転電機の短絡検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、回転電機の短絡検知装置および短絡検知方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転電機の界磁巻線で発生する短絡を検知するため、従来の回転電機の短絡検知装置は、回転子の界磁巻線の短絡による界磁磁束の変化をサーチコイルによって検知する。また、サーチコイルからの電圧信号を処理する、信号取得部、信号分解部、特定周波数成分低減部、信号変換部、短絡検知部、及び推定精度判定部を備える。信号分解部は、信号取得部によって取得された電圧信号を、互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する。特定周波数成分低減部は、スロット高調波の基本次数よりも低い次数を閾値として、複数の周波数成分のうち、奇数次の周波数成分と、閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる。信号変換部は、特定周波数成分低減部から出力された複数の周波数成分を電圧信号に変換する。短絡検知部は、隣り合う磁極に対応する各電圧信号の差分波形を生成し、差分波形の形状に基づいて、界磁巻線の短絡を検知するとともに、界磁巻線の短絡位置を推定する。推定精度判定部は、差分波形のピーク角度を中心とした最大波の波形の対称度合いに基づいて、界磁巻線の短絡位置の推定精度を判定する（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６８３７６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１記載の従来の技術では、短絡検知部で得られた差分波形において、短絡発生で生じるピーク電圧に基づいて短絡位置となる回転子のスロット位置を推定する。その際、異なる近接したスロットにて複数個の短絡が発生した場合には、複数個の短絡に起因した複数個のピーク電圧が互いに重なり合い、短絡位置の推定精度が低下する。

【0005】

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、複数個の短絡が異なるスロットで発生した場合に、短絡位置となる各スロット位置を容易に分離して、界磁巻線の短絡位置を信頼性良く推定できる、回転電機の短絡検知装置および短絡検知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願に開示される回転電機の短絡検知装置は、回転電機の回転子の複数スロットに設けられている界磁巻線に対向して配置された磁気検出器からの電圧信号を処理して前記界磁巻線の短絡を検知する。この回転電機の短絡検知装置は、前記磁気検出器からの電圧信号を取得する信号取得部と、前記信号取得部によって取得された電圧信号を、互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する信号分解部と、前記複数スロットのピッチに相関を有する高調波であるスロット高調波の基本次数よりも低い次数を閾値として、前記複数の周波数成分のうち、奇数次の周波数成分と、前記閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる特定周波数成分低減部と、前記特定周波数成分低減部から出力された複数の周波数成分を電圧信号に変換する信号変換部と、前記信号変換部により変換された電圧信号を、前記回転子の複数の磁極にそれぞれ対応する前記回転子の周方向角度ごとに分割し、前記複数の磁極のうち、極性が異なる隣り合う磁極に対応する各分割電圧信号の差分波形を、前記各分割電圧信号同士を足し合わせて生成し、前記差分波形の形状に基づいて、前記界磁巻線の短絡を検知するとともに、該短絡が前記回転子の周方向のいずれの位置で発生しているかを推定する短絡検知部とを備える。そして、前記短絡検知部は、前記差分波形として、それぞれ特定の周波数成分が積算された複数個の差分波形を生成し、生成された複数個の差分波形について、共通するピーク電圧位置を検出して、該共通のピーク電圧位置を短絡位置として推定する。

【0007】

また、本願に開示される回転電機の短絡検知方法は、回転電機の回転子の複数スロットに設けられている界磁巻線に対向して配置された磁気検出器からの電圧信号を取得する信号取得ステップと、前記信号取得ステップによって取得された電圧信号を互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する信号分解ステップと、前記複数スロットのピッチに相関を有する高調波であるスロット高調波の基本次数よりも低い次数を閾値として、前記複数の周波数成分のうち、奇数次の周波数成分と、前記閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる特定周波数成分低減ステップと、前記特定周波数成分低減ステップから出力された複数の周波数成分を電圧信号に変換する信号変換ステップと、前記信号変換ステップにより変換された電圧信号を、前記回転子の複数の磁極にそれぞれ対応する前記回転子の周方向角度ごとに分割し、前記複数の磁極のうち、極性が異なる隣り合う磁極に対応する各分割電圧信号の差分波形を、前記各分割電圧信号同士を足し合わせて生成し、前記差分波形の形状に基づいて、前記界磁巻線の短絡を検知するとともに、前記界磁巻線の短絡が、周方向のいずれの位置で発生しているかを推定する短絡検知ステップ、とを備える。そして、前記短絡検知ステップは、前記差分波形として、それぞれ特定の周波数成分が積算された複数個の差分波形を生成し、生成された複数個の差分波形について、共通するピーク電圧位置を検出して、該共通のピーク電圧位置を短絡位置として推定する。

【発明の効果】

【0008】

本願に開示される回転電機の短絡検知装置および短絡検知方法によれば、複数個の短絡が異なるスロットで発生した場合に、短絡位置となる各スロット位置を容易に分離して、界磁巻線の短絡位置を信頼性良く推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１による回転電機および短絡検知装置を示す構成図である。

【図2】実施の形態１による信号取得部によって取得される電圧信号を示す波形図である。

【図3】実施の形態１による信号分解部によって周波数分析された電圧信号の振幅成分の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。

【図4】実施の形態１による特定周波数成分低減部による低減処理後の振幅成分の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。

【図5】実施の形態１による信号変換部によって変換された第１電圧信号を示す図である。

【図6】実施の形態１による信号変換部によって変換された第２電圧信号を示す図である。

【図7】実施の形態１による信号変換部によって変換された第３電圧信号を示す図である。

【図8】実施の形態１による信号変換部によって変換された第４電圧信号を示す図である。

【図9】実施の形態１による短絡検知部にて生成される第１差分波形を示す図である。

【図10】実施の形態１による短絡検知部にて生成される第２差分波形を示す図である。

【図11】実施の形態１による短絡検知部にて生成される第３差分波形を示す図である。

【図12】実施の形態１による短絡検知部にて生成される第４差分波形を示す図である。

【図13】実施の形態１による短絡検知方法を説明するフローチャートを示す図である。

【図14】実施の形態１による信号処理装置の各機能を実現するハードウェアの例を示す構成図である。

【図15】実施の形態１による信号処理装置の各機能を実現するハードウェアの別例を示す構成図である。

【図16】実施の形態２による短絡検知部にて生成される第１差分波形を示す図である。

【図17】実施の形態２による短絡検知部にて生成される第２差分波形を示す図である。

【図18】実施の形態２による短絡検知部にて生成される第３差分波形を示す図である。

【図19】実施の形態２による短絡検知部にて生成される第４差分波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、実施の形態１による回転電機及び短絡検知装置を示す構成図である。実施の形態１では、回転電機としてタービン発電機１０が採用されている。図１において、タービン発電機１０については、タービン発電機１０の軸方向に垂直な断面が示されている。

【0011】

図１に示したように、タービン発電機１０は、電機子としての固定子２０及び界磁としての回転子３０を備えている。固定子２０は、円筒状の固定子コア２１と、多相巻線２２とを有している。固定子２０は、回転子３０の外側に設けられている。

【0012】

固定子コア２１の軸方向は、固定子コア２１の軸心に沿う方向であり、図１の紙面に垂直な方向である。固定子コア２１の径方向は、固定子コア２１の軸心を中心とする円の径方向である。固定子コア２１の周方向は、固定子コア２１の軸心を中心とする円弧に沿う方向である。

【0013】

固定子コア２１の内周部には、複数の固定子スロット２３が形成されている。各固定子スロット２３は、固定子コア２１の径方向に沿って形成されている。また、複数の固定子スロット２３は、固定子コア２１の周方向に等ピッチで配置されている。実施の形態１では、固定子スロット２３の総数は８４である。複数の固定子スロット２３には、多相巻線２２が巻かれている。

【0014】

回転子３０は、回転子コア３１、界磁巻線３２、及び図示しない回転軸を有している。回転子コア３１及び回転軸は、固定子コア２１と同軸に配置されている。回転子３０は、回転軸を中心に回転可能である。

【0015】

回転子コア３１の軸方向は、回転子コア３１の軸心Ｏに沿う方向であり、図１の紙面に垂直な方向である。回転子コア３１の径方向は、回転子コア３１の軸心Ｏを中心とする円の径方向である。回転子コア３１の周方向は、回転子コア３１の軸心Ｏを中心とする円弧に沿う方向である。

【0016】

回転子コア３１の外周部には、複数の回転子スロット３３が形成されている。各回転子スロット３３は、回転子コア３１の径方向に沿って形成されている。

【0017】

実施の形態１では、複数の回転子スロット３３は、第１スロット群３４と第２スロット群３５とに分かれている。第１スロット群３４及び第２スロット群３５には、それぞれ１６個の回転子スロット３３が含まれている。即ち、回転子スロット３３の総数は、３２である。

【0018】

第１スロット群３４及び第２スロット群３５において、複数の回転子スロット３３は、回転子コア３１の周方向に等ピッチで配置されている。回転子スロット３３のピッチは、回転子コア３１の周方向に隣り合う２つの回転子スロット３３の幅方向中心間の距離である。実施の形態１における回転子スロット３３のピッチは、回転子コア３１の周方向角度によって表すと７．４２°である。以下、各回転子スロット３３のピッチは、回転子スロットピッチＳｐと呼ばれる。

【0019】

第１スロット群３４と第２スロット群３５との間には、第１磁極３６及び第２磁極３７が形成されている。図１において、回転子コア３１の軸心Ｏと、回転子３０の周方向における第１磁極３６の中心と、第２磁極３７の中心とを通る一点鎖線は、以下、磁極中心線Ｃ１と呼ばれる。第１スロット群３４と第２スロット群３５とは、磁極中心線Ｃ１を中心として対称に配置されている。

【0020】

また、回転子コア３１の軸心Ｏと、回転子コア３１の周方向における第１スロット群３４の中心と、第２スロット群３５の中心とを通る一点鎖線は、以下、極間中心線Ｃ２と呼ばれる。

【0021】

複数の回転子スロット３３のそれぞれは、磁極中心線Ｃ１に近い方から順に第１スロット、第２スロット、・・・、第８スロットと呼ばれる。言い換えると、複数の回転子スロット３３のそれぞれは、極間中心線Ｃ２に遠い方から順に第１スロット、第２スロット、・・・、第８スロットと呼ばれる。

【0022】

複数の回転子スロット３３には、磁極中心線Ｃ１を挟んで、第１スロット群３４と第２スロット群３５とを往復するように界磁巻線３２が巻かれている。界磁巻線３２において、隣り合う回転子スロット３３に配置されている部分は、互いに直列に接続されている。

【0023】

界磁巻線３２は、図示しない外部電源によって直流励磁される。これにより、第１磁極３６及び第２磁極３７の一方がＮ極となり、他方がＳ極となる。つまり、タービン発電機１０は２極の発電機である。

【0024】

固定子コア２１と回転子コア３１との間には空隙４０が形成されている。多相巻線２２は、図示しない外部電源によって交流励磁される。これにより、空隙４０内に回転磁界が発生する。

【0025】

短絡検知装置１００は、タービン発電機１０の界磁巻線３２の短絡を検知するもので、磁気検出器としてのサーチコイル５０と、サーチコイル５０からの検出信号を処理する信号処理装置６０と、表示装置７０とを備える。サーチコイル５０は、空隙４０に配置され、界磁巻線３２に対向している。

【0026】

サーチコイル５０には、主磁束及び漏れ磁束が鎖交する。主磁束は、空隙４０に発生する磁束であり、漏れ磁束は、各回転子スロット３３から漏出する磁束である。サーチコイル５０に鎖交する磁束は、鎖交磁束と呼ばれる。

【0027】

サーチコイル５０は、第１端子５１及び第２端子５２を有している。サーチコイル５０に磁束が鎖交すると、第１端子５１と第２端子５２との間に検出信号である電圧信号が誘起される。サーチコイル５０内の鎖交磁束の分布は、回転子３０の回転に伴って変動する。
なお、この場合、短絡検知装置１００が磁気検出器としてのサーチコイル５０を備えるものとしたが、サーチコイル５０を、短絡検知装置１００と別構成としても良い。

【0028】

信号処理装置６０は、機能ブロックとして、信号取得部６１、信号分解部６２、特定周波数成分低減部６３、信号変換部６４、及び短絡検知部６５を備えている。

【0029】

信号取得部６１は、サーチコイル５０に誘起される電圧信号を取得する。信号分解部６２は、信号取得部６１によって取得された電圧信号を、互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する。さらに、信号分解部６２は、分解された各周波数成分を振幅と位相とに分離する。

【0030】

特定周波数成分低減部６３は、スロット高調波の基本次数よりも低い周波数成分の次数を閾値として設定する。スロット高調波は、回転子スロットピッチＳｐに相関を有する高調波である。

【0031】

さらに、特定周波数成分低減部６３は、分離された振幅のうち、奇数次の周波数成分と、閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる。

【0032】

信号変換部６４は、位相と、特定周波数成分低減部６３による低減処理後に得られた振幅とを、周波数成分の次数ごとに積算することにより特定周波数成分の低減後の電圧信号に変換する。その際、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の電圧信号が生成される。この場合、後述する４個の電圧信号である第１電圧信号、第２電圧信号、第３電圧信号および第４電圧信号が生成される。

【0033】

短絡検知部６５は、変換された特定周波数成分低減後の各第１～第４電圧信号を、回転子３０の第１磁極３６及び第２磁極３７にそれぞれ対応する回転子３０の周方向角度ごとに分割する。さらに、短絡検知部６５は、第１磁極３６及び第２磁極３７に対応する各分割電圧信号の差分波形を生成する。即ち、各第１～第４電圧信号について、それぞれの差分波形である各第１～第４差分波形が生成される。

【0034】

そして、短絡検知部６５は、複数個の差分波形（第１～第４差分波形）の形状に基づいて、界磁巻線３２の短絡を検知するとともに、界磁巻線３２の短絡が、回転子３０の周方向のいずれの位置で発生しているかを推定する。

【0035】

界磁巻線３２に短絡が発生すると、短絡が発生した回転子のスロット位置に対応するピーク電圧が差分波形に現れる。即ち、複数個の差分波形には、それぞれ短絡が発生した回転子のスロット位置に対応するピーク電圧が発生する。
これは短絡が発生した回転子のスロット位置に揃った位相が周波数成分の各次数に含まれるためであり、これら次数を組み合わせて得られる複数個の差分波形には共通した位置にピーク電圧が発生する。短絡検知部６５は、複数個の差分波形において、共通した位置のピーク電圧を検出することで、短絡の発生した回転子のスロット位置を推定することができる。
なお、共通した位置のピーク電圧以外の位置では、周波数成分の位相は揃わないので、短絡発生によるピーク電圧は現れない。

【0036】

複数個の短絡が異なるスロットで発生した場合も、複数個の差分波形には、短絡毎に共通した位置にピーク電圧が発生することとなり、これら共通した位置のピーク電圧を検出することで、複数個の短絡の発生した回転子のスロット位置を推定することができる。
複数個の差分波形（第１～第４差分波形）を用いた短絡検知の詳細については、後述する。

【0037】

さらに、短絡検知部６５は、界磁巻線３２の短絡の発生有無、及び短絡が発生している回転子スロット３３の位置に関する情報を表示装置７０へ出力する。

【0038】

表示装置７０は、信号処理装置６０の外部に設けられている。表示装置７０は、短絡検知部６５からの情報に基づいて、界磁巻線３２の短絡の有無、及び短絡が発生している回転子スロット３３の位置を表示する。
なお、表示装置７０は、短絡検知装置１００の外部に設けられても良い。

【0039】

次に、短絡検知装置１００の信号処理装置６０について、図面を参照しながら、より詳細に説明する。
図２は、信号取得部６１によって取得される電圧信号の一例を示す波形図である。この波形図は、電磁界解析プログラムを用いて、図１のタービン発電機１０の無負荷運転状態をシミュレーションすることにより得られたものである。
なお、信号取得部６１が取得する電圧信号は、サーチコイル５０に誘起される電圧信号であり、サーチコイル５０は、空隙４０内で界磁巻線３２に対向して、固定子コア２１の表面に配置されている。

【0040】

シミュレーションは、例えば、第２磁極３７側の異なる２個所のスロットである第１スロットおよび第３スロットにおいて、界磁巻線３２がそれぞれ１ターン分だけ短絡しているという条件で実行されている。このため、図２の波形図に基づいて以下に説明する例は、第２磁極３７側の第１スロットと第３スロットにおいて、界磁巻線３２がそれぞれ１ターン分だけ短絡している場合である。
この例では、信号処理装置６０は、信号取得部６１で取得した電圧信号を用いて、第１スロットおよび第３スロットの位置においてそれぞれ短絡が発生していること、さらに、第１スロットと第３スロットとに挟まれた第２スロットで短絡が発生していないことを、推定する。これについて、以下に説明する。

【0041】

図２に示す電圧波形は、周方向角度０°から１８０°までが第１磁極３６に対応し、周方向角度１８０°から３６０°までが第２磁極３７に対応している。従って、周方向角度９０°では、第１磁極３６の中心がサーチコイル５０に最も近付いており、周方向角度２７０°では、第２磁極３７の中心がサーチコイル５０に最も近付いている。図２の波形図において、３２個の細かな電圧変動は、回転子スロットピッチＳｐ、即ち、７．４２°ごとに発生している。短絡が発生している第２磁極３７の第１スロットと第３スロットでは、短絡の発生していない第１磁極３６に比べて電圧の絶対値が小さくなる。

【0042】

上述したように、信号分解部６２は、信号取得部６１によって取得された電圧信号を、互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解し、さらに、分解された各周波数成分を振幅と位相とに分離する。
図３は、信号分解部６２によって周波数分析された電圧信号の振幅成分の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。横軸は、高調波の次数であり、図中の棒グラフの一山を１次とする。縦軸は、各次数の高調波の電圧強度を示している。
なお、図３では、説明のために８０次以下の高調波を示し、８１次以上の次数の高調波の表示を割愛する。

【0043】

図３に示すように、奇数次の高調波の電圧強度は、偶数次の高調波の電圧強度よりも大きい。奇数次の高調波のうち、１次の高調波は、空隙４０に発生する磁束のうち、主磁束に相当する基本波成分であり振幅が一番大きい。
また、奇数次の高調波のうち、４７次の高調波は、その周辺の高調波に比べて電圧強度が大きい。４７次の高調波は、スロット高調波であり、回転子スロットピッチＳｐに相関を有する高調波である。４７次は、スロット高調波の基本次数である。スロット高調波は、回転子３０における１次の起磁力と、回転子スロットピッチＳｐのパーミアンス変化との差分によって発生する。パーミアンスは、起磁力から磁束密度への変換係数である。この場合、起磁力次数と、パーミアンス次数との差分４７がスロット高調波の次数となる。

【0044】

１次以外の奇数次の成分は、空隙４０に発生する磁束のうち、回転子３０あるいは固定子２０のスロット数など脈動原因に起因する主磁束以外の高調波成分であり、界磁巻線３２に短絡が発生しているか否かにかかわりなく発生する。回転子コア３１には回転子スロット３３が全周にわたって存在せずに２つの磁極３６、３７も存在するため、４７次以外にも、奇数次の次数も存在している。４７次より十分大きい次数、例えば５３次より大きい次数では、スロットピッチＳｐよりも小さい磁束の脈動成分となるので、振幅の大きさは４７次以下の成分の振幅と比べて十分小さくなる。
一方、偶数次の高調波は、界磁巻線３２に短絡が発生している場合に発生する。

【0045】

４８次以上の高調波は、回転子スロットピッチＳｐよりも狭いピッチ、つまり、周方向において回転子スロットピッチＳｐよりも小さい角度に相当する高調波である。回転子スロットピッチＳｐよりも小さい角度に対応する周波数成分は、界磁巻線３２の短絡位置を推定するために必要な成分ではない。
また、奇数次の周波数成分は、偶数次の周波数成分を検知することを阻害する要因となる。一方で、奇数次の周波数成分は、周方向角度を特定するために必要な情報を含んでいる。具体的には、奇数次の周波数成分を含むことにより、どちらの磁極側で短絡が発生したかを判別できる。

【0046】

特定周波数成分低減部６３では、スロット高調波の基本次数である４７よりも低い周波数成分の次数である４６を閾値として設定され、分離された振幅のうち、奇数次の周波数成分と、閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる。
図４は、特定周波数成分低減部６３による低減処理後の振幅成分の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
この実施の形態では、特定周波数成分低減部６３は、閾値を４６に設定し、４６次よりも高い偶数次、即ち４８次以上の周波数成分を除去する。また、特定周波数成分低減部６３は、すべての奇数次の周波数成分を減衰させる。この場合、閾値である４６次よりも低い奇数次の周波数成分は、振幅を１／１０００に低減し、４７次以上の奇数次の周波数成分については、ほぼゼロに減衰あるいは除去する。

【0047】

このように、この実施の形態において、周波数成分を低減させることには、周波数成分を除去すること、及び周波数成分を減衰させることが含まれる。
特定周波数成分低減部６３が、スロット高調波の基本次数よりも低い次数である閾値よりも高い偶数次の周波数成分と、奇数次の周波数成分とを低減させることにより、界磁巻線３２での短絡検知の妨げとなる要因を小さくすることができる。これにより、短絡の検知精度を向上することができる。

【0048】

図５～図８は、信号変換部６４によって変換された電圧信号を示す図である。
信号変換部６４は、位相と、特定周波数成分低減部６３による低減処理後に得られた振幅とを、周波数成分の次数ごとに積算することにより特定周波数成分の低減後の電圧信号に変換する。その際、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の電圧信号である第１～第４電圧信号が生成される。
この場合、変換された各電圧信号には、スロット高調波の成分が含まれていないので、回転子スロットピッチＳｐの細かな波形が現れない。

【0049】

図５に示す第１電圧信号は、全ての次数の周波数成分を積算して生成される。図６に示す第２電圧信号は、４の倍数である次数の周波数成分を積算して生成される。図７に示す第３電圧信号は、８の倍数である次数の周波数成分を積算して生成される。図８に示す第４電圧信号は、１２の倍数である次数の周波数成分を積算して生成される。
全ての次数の周波数成分を積算した第１電圧信号以外の第２～第４電圧信号は、特定偶数、この場合、４、８および１２の各々の倍数を次数とする周波数成分を積算して生成される。

【0050】

図９～図１２は、短絡検知部６５にて生成される差分波形を示す図である。
短絡検知部６５には、信号変換部６４にて変換された第１～第４電圧信号が入力される。そして、短絡検知部６５は、入力された各電圧信号を、回転子３０の第１磁極３６及び第２磁極３７にそれぞれ対応する回転子３０の周方向角度ごとに分割する。第１磁極３６と第２磁極３７とは互いに極性が異なるため、第１磁極３６に対応する０°から１８０°までの波形と、第２磁極３７に対応する１８０°から３６０°までの波形とを足し合わせることで、第１磁極３６及び第２磁極３７に対応する各分割電圧信号の差分波形を生成する。

【0051】

図９に示す第１差分波形は、第１電圧信号から生成され、全ての次数の周波数成分に基づく差分波形である。図１０に示す第２差分波形は、第２電圧信号から生成され、４の倍数である次数の周波数成分に基づく差分波形である。図１１に示す第３差分波形は、第３電圧信号から生成され、８の倍数である次数の周波数成分に基づく差分波形である。図１２に示す第４差分波形は、第４電圧信号から生成され、１２の倍数である次数の周波数成分に基づく差分波形である。
図９～図１２に示した各差分波形は、上述したように、図５～図８に示した各電圧信号の波形を左右に分割し、互いに足し合わせることにより得られる。

【0052】

図９～図１２では、回転子３０のスロット位置に対応する角度を縦線で明示している。図中の縦線で、０°、９０°及び１８０°以外の箇所は、第１スロットから第８スロットまでの周方向角度を表している。その中で、磁極の中心に対応する９０°に最も近い縦線が第１スロットであり、０°及び１８０°に最も近い縦線が第８スロットである。隣り合う縦線同士の間隔は、回転子スロットピッチＳｐに相当する。

【0053】

図９に示す第１差分波形では、第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、βに、それぞれ正方向のピーク電圧Ｐ１、Ｐ２が現れる。また、負方向においても、同様に第１スロットおよび第３スロットの角度位置αＡ（＝１８０－α）、βＡ（＝１８０－β）に、それぞれ負方向のピーク電圧Ｐ３、Ｐ４が現れる。

【0054】

そして、図９～図１２の各図を参照すると、第１～第４差分波形において、いずれも角度位置α、βに、それぞれ正方向のピーク電圧（Ｐ１、Ｐ２）、（Ｐ１Ａ、Ｐ２Ａ）、（Ｐ１Ｂ、Ｐ２Ｂ）、（Ｐ１Ｃ、Ｐ２Ｃ）が現れ、角度位置αＡ、βＡに、それぞれ負方向のピーク電圧（Ｐ３、Ｐ４）、（Ｐ３Ａ、Ｐ４Ａ）、（Ｐ３Ｂ、Ｐ４Ｂ）、（Ｐ３Ｃ、Ｐ４Ｃ）が現れる。
第１～第４差分波形において、第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、β（αＡ、βＡ）が、共通するピーク電圧位置となる。

【0055】

第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、β（αＡ、βＡ）以外のスロット位置では、全ての差分波形（第１～第４差分波形）に共通して現れるピーク電圧の発生はない。
共通するピーク電圧位置でピーク電圧が形成されるのは、短絡の発生によって空隙４０の磁束に偶数次の周波数成分が発生し、偶数次の周波数成分の位相が、短絡した回転子スロット３３の位置情報を含んでいるためである。即ち、第１～第４差分波形において、短絡が発生した回転子スロット位置で、ピーク電圧の位相が揃うためである。

【0056】

短絡検知部６５は、第１～第４差分波形において、共通のピーク電圧位置を検出することで、短絡が発生した回転子３０のスロット位置を推定する。この場合、第１スロットおよび第３スロットの位置においてそれぞれ短絡が発生していることを推定すると共に、その他のスロット位置では、共通するピーク電圧の発生がなく、短絡発生無しと、推定する。即ち、第１スロットと第３スロットとに挟まれた第２スロットで短絡が発生していないことを、推定する。

【0057】

仮に、全ての次数の周波数成分に基づく第１差分波形のみで、短絡が発生したスロット位置を推定すると仮定すると、以下に示すように、第２スロットでの短絡発生の有無が推定困難になる。
図９に示すように、第１差分波形では、正方向のピーク電圧Ｐ１、Ｐ２の２つのピーク波形は干渉し、第１スロットと第３スロットの間の第２スロットの角度位置においても、ゼロではない有意な電圧が発生している。このため、各ピーク電圧Ｐ１、Ｐ２に基づいて、第１スロットおよび第３スロットで短絡が発生している事が推定できるが、第２スロットで短絡が発生していない事を推定することは困難である。あるいは、有意な電圧が差分電圧の波形で発生している第２スロットでも短絡が発生していると誤検知する可能性もある。

【0058】

次に、この実施の形態による短絡検知方法を図に基づいて、以下に説明する。
図１３は、実施の形態１による短絡検知方法を説明するフローチャートを示す図である。短絡検知装置１００が起動すると、信号処理装置６０は、所定期間毎に、図１３のフローチャートに示す短絡検知ルーチンを実行する。

【0059】

短絡検知ルーチンが開始されると、まず、信号取得部６１は、サーチコイル５０から電圧信号を取得する（ステップＳ１０５）。
次いで、信号分解部６２は、取得された電圧信号の振幅および位相について周波数分析を行う（ステップＳ１１０）。
次いで、特定周波数成分低減部６３は、周波数分析された振幅のうち、特定周波数成分の低減を行う。この場合、特定周波数成分低減部６３は、振幅のうち、閾値よりも大きいすべての周波数成分を除去するとともに、閾値よりも小さい奇数次の周波数成分を１／１０００に減衰させる（ステップＳ１１５）。

【0060】

次いで、信号変換部６４は、特定周波数成分低減部６３により処理された振幅および位相から電圧信号に変換する。この時、全ての次数、および４、８、１２の各々の倍数による次数の周波数成分をそれぞれ積算した４個の電圧信号（第１～第４電圧信号）を得る（ステップＳ１２０）。
次いで、短絡検知部６５は、変換された各電圧信号を、各磁極に対応する電気角、即ち、１８０°ずつに分割し、隣り合う１８０°の電気角の分割電圧信号同士を比較する。即ち、隣り合う１８０°の電気角の４個の差分波形（第１～第４差分波形）を生成する（ステップＳ１２５）。

【0061】

続いて、短絡検知部６５は、生成された４個の差分波形に共通する角度位置にピーク電圧があるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。
ステップＳ１３０において、共通する角度位置にピーク電圧がある場合、短絡検知部６５は、共通する角度位置であるピーク電圧位置α、β（αＡ、βＡ）を検出し、共通するピーク電圧位置α、β（αＡ、βＡ）に対応するスロットにおいて短絡が発生していることを推定する（ステップＳ１３５）。そして、例えば、「第１スロット」と「第３スロット」のように、短絡が発生している回転子スロット３３の呼称によって短絡位置を表して、「短絡発生あり」を示す情報と共に、表示装置７０に出力して短絡検知ルーチンを一旦終了する（ステップＳ１４０）。
また、ステップＳ１３０において、共通する角度位置にピーク電圧がない場合、短絡検知部６５は、「短絡発生なし」を示す情報を表示装置７０に出力して短絡検知ルーチンを一旦終了する（ステップＳ１４０）。

【0062】

このように、この実施の形態による短絡検知方法は、ステップＳ１０５にて示される信号取得ステップと、ステップＳ１１０にて示される信号分解ステップと、ステップＳ１１５にて示される特定周波数成分低減ステップと、ステップＳ１２０にて示される信号変換ステップ、ステップＳ１３０～Ｓ１５０にて示される短絡検知ステップを含んでいる。

【0063】

信号取得ステップでは、界磁巻線３２に対向して配置されたサーチコイル５０からの電圧信号を取得する。信号分解ステップでは、信号取得ステップによって取得された電圧信号を互いに次数の異なる複数の周波数成分に分解する。特定周波数成分低減ステップでは、スロット高調波の基本次数よりも低い次数を閾値として、複数の周波数成分のうち、奇数次の周波数成分と、閾値よりも高い偶数次の周波数成分とを低減させる。信号変換ステップでは、特定周波数成分低減ステップから出力された複数の周波数成分を電圧信号に変換する。その際、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の電圧信号を生成する。

【0064】

そして、短絡検知ステップでは、信号変換ステップにより変換された電圧信号を、回転子３０の複数の磁極３６、３７にそれぞれ対応する回転子３０の周方向角度ごとに分割し、隣り合う磁極に対応する各分割電圧信号の差分波形を生成する。即ち、複数個の電圧信号毎にそれぞれ差分波形を生成して、複数個の差分波形を生成する。さらに、短絡検知ステップでは、生成された複数個の差分波形の形状に基づいて、界磁巻線３２の短絡を検知するとともに、界磁巻線３２の短絡が、周方向のいずれの位置で発生しているかを推定する。その際、複数個の差分波形について、共通するピーク電圧位置を検出して、該共通のピーク電圧位置を短絡位置として推定する。

【0065】

以上のように、この実施の形態では、上述したように、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の差分波形に基づいて短絡発生を推定するため、複数個の短絡が発生した場合においても、各短絡の発生位置を推定でき、しかも、これら短絡の発生位置に近接したスロットにおいて短絡が発生していないことを高精度に推定できる。即ち、複数個の短絡が異なるスロットで発生した場合に、短絡位置となる各スロット位置を容易に分離して、界磁巻線３２の短絡位置を信頼性良く推定できる。

【0066】

また、特定周波数成分低減部６３は、次数の高い偶数次の周波数成分を低減するので、異なる複数のスロットで短絡発生する場合、各差分波形において、複数個のピーク電圧は分離して現れる。このため、近接した複数のスロットで短絡が発生した場合においても、短絡が発生したスロット位置を、近傍の健全スロットの位置と分離することが可能になる。

【0067】

なお、上記実施の形態では、特定周波数成分低減部６３において、特定の周波数成分を低減させることによって、偶数次の周波数の成分の割合を大きくしているが、偶数次の周波数成分を増幅することでも、偶数次の周波数の成分の割合を大きくできることは言うまでもなく、同様の推定精度が得られる。

【0068】

また、上記実施の形態では、信号変換部６４において、４つの電圧信号を生成したが、４つに限定するものでは無い。また、４、８、１２の各々の倍数を次数とする周波数成分を積算した第２、第３、第４電圧信号を生成しているが、その他の偶数次の周波数成分を積算した電圧信号でも良い。

【0069】

さらに、上記実施の形態では、信号変換部６４にて複数個の電圧信号を作成し、この複数個の電圧信号に基づいて短絡検知部６５にて複数個の差分波形を生成したが、信号変換部６４では、全ての次数の周波数成分が積算された第１電圧信号のみを生成しても良い。その場合、短絡検知部６５は、第１電圧信号に基づいて第１差分波形を生成した後、第１差分波形に基づいて第２、第３、第４差分波形を生成する。即ち、第１差分波形による電圧を周波数分解し、４、８、１２の各々の倍数を次数とする周波数成分を積算して第２、第３、第４差分波形を生成する。これにより、上記実施の形態と同様に第１～第４差分波形を生成でき、短絡が発生した回転子３０のスロット位置を推定でき、同様の効果が得られる。

【0070】

また、上記実施の形態において、固定子スロット２３の数、回転子スロット３３の数、磁極３６、３７の数、回転子スロットピッチＳｐは、上記の例に限定されない。
例えば、磁極の数が２よりも多い場合、短絡検知部６５は、次のように差分波形を生成すればよい。短絡検知部６５は、まず、信号変換部６４により変換された電圧信号を、回転子３０の複数の磁極にそれぞれ対応する回転子３０の周方向角度ごとに分割する。さらに、短絡検知部６５は、複数の磁極のうち、隣り合う磁極に対応する各電圧信号の差分波形を生成すればよい。

【0071】

また、上記実施の形態において、回転子３０は、固定子２０の内周側に配置されていたが、回転子３０は、固定子２０の外周側に配置されてもよい。

【0072】

また、上記実施の形態において、回転電機としてタービン発電機１０が採用されていたが、回転電機は、タービン発電機１０以外の発電機であってもよいし、電動機であってもよい。
また、磁気検出器としてサーチコイル５０を用いたが、これに限るものでは無い。

【0073】

ところで、実施の形態１の信号処理装置６０の機能は、処理回路によって実現される。
図１４は、信号処理装置６０の各機能を実現するハードウェアの例を示す構成図である。この場合、専用のハードウェアである処理回路６０Ａにて信号処理装置６０が構成される。

【0074】

また、処理回路６０Ａは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。

【0075】

また、図１５は、実施の形態１による信号処理装置６０の各機能を実現するハードウェアの別例を示す構成図である。この場合、処理回路６０Ｂは、プロセッサ２０１及びメモリ２０２を備えている。

【0076】

処理回路６０Ｂでは、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより、信号処理装置６０の機能が実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ２０２に格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。

【0077】

メモリ２０２に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリ２０２に該当する。

【0078】

なお、上述した信号処理装置６０の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0079】

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述した信号処理装置６０の機能を実現することができる。

【0080】

実施の形態２．
この実施の形態２では、短絡検知部６５は、第１電圧信号に基づいて第１差分波形を生成した後、第１差分波形に基づいて検出される複数個のピーク電圧の角度間隔に応じて、第２～第４差分波形を生成する。この場合、信号変換部６４は、全ての次数の周波数成分が積算された第１電圧信号のみを生成する。
その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる点を中心にして以下に説明する。

【0081】

この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に、第２磁極３７側の第１スロットと第３スロットにおいて、界磁巻線３２がそれぞれ１ターン分だけ短絡している場合について説明する。
図１６は、短絡検知部６５にて生成される第１差分波形を示す図である。
図１６に示す第１差分波形は、第１電圧信号から生成され、全ての次数の周波数成分に基づく差分波形である。短絡検知部６５には、信号変換部６４にて変換された第１電圧信号が入力され、第１磁極３６及び第２磁極３７に対応する各分割電圧信号の第１差分波形を生成する。なお、図１６に示す第１差分波形は、図９に示す第１差分波形と同じ波形である。

【0082】

短絡検知部６５は、第１差分波形を生成した後、第１差分波形に基づいて検出される複数個のピーク電圧の角度間隔に基づき、複数個のピーク電圧を分離するのに不要な周波数成分を除いて第２～第４差分波形を生成する。
図１６に示す第１差分波形において、第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、βに、それぞれ正方向のピーク電圧Ｐ１、Ｐ２が現れる。また、負方向においても、同様に第１スロットおよび第３スロットの角度位置αＡ（＝１８０－α）、βＡ（＝１８０－β）に、それぞれ負方向のピーク電圧Ｐ３、Ｐ４が現れる。
このように、第１スロットと第３スロットとの２つの角度位置にピーク電圧が形成され、その角度間隔はスロットピッチＳｐの２倍に相当する。

【0083】

短絡検知部６５は、回転子一周分３６０°に対して、３６０／２Ｓｐで表される次数以上の成分、即ち、２５次以上の周波数成分を、複数個（この場合、２個）のピーク電圧を分離するのに不要な周波数成分として除いて、第２～第４差分波形を生成する。
即ち、第１差分波形よる電圧を周波数分解し、２５次以上の周波数成分を除去した後、４、８、１２の各々の倍数を次数とする周波数成分を積算して第２、第３、第４差分波形を生成する。

【0084】

図１７は、短絡検知部６５にて生成される第２差分波形を示す図である。この第２差分波形は、第１差分波形に基づいて、１次～２４次内で４の倍数である次数の周波数成分を積算して生成される。
図１８は、短絡検知部６５にて生成される第３差分波形を示す図である。この第３差分波形は、第１差分波形に基づいて、１次～２４次内で８の倍数である次数の周波数成分を積算して生成される。
図１９は、短絡検知部６５にて生成される第４差分波形を示す図である。この第４差分波形は、第１差分波形に基づいて、１次～２４次内で１２の倍数である次数の周波数成分を積算して生成される。

【0085】

図１６～図１９の各図を参照すると、第１～第４差分波形において、いずれも角度位置α、βに、それぞれ正方向のピーク電圧（Ｐ１、Ｐ２）、（Ｐ１Ａａ、Ｐ２Ａａ）、（Ｐ１Ｂａ、Ｐ２Ｂａ）、（Ｐ１Ｃａ、Ｐ２Ｃａ）が現れ、角度位置αＡ、βＡに、それぞれ負方向のピーク電圧（Ｐ３、Ｐ４）、（Ｐ３Ａａ、Ｐ４Ａａ）、（Ｐ３Ｂａ、Ｐ４Ｂａ）、（Ｐ３Ｃａ、Ｐ４Ｃａ）が現れる。
第１～第４差分波形において、第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、β（αＡ、βＡ）が、共通するピーク電圧位置となる。第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、β（αＡ、βＡ）に対応するピーク電圧の検出精度は十分であり、２つの異なる角度位置α、β（αＡ、βＡ）の短絡を分離して検出できる。

【0086】

第１スロットおよび第３スロットの角度位置α、β（αＡ、βＡ）以外のスロット位置では、全ての差分波形（第１～第４差分波形）に共通して現れるピーク電圧の発生はない。また、第２～第４差分波形において、共通するピーク電圧位置のピーク電圧（Ｐ１Ａａ、Ｐ２Ａａ）、（Ｐ１Ｂａ、Ｐ２Ｂａ）、（Ｐ１Ｃａ、Ｐ２Ｃａ）の絶対値がほとんど同じである。このため、２５次以上の次数、すなわち、スロットピッチＳｐ＝１に相当する短絡による電圧変化がなく、第１スロットと第３スロットとに挟まれた第２スロットで短絡が発生していないことが推定できる。

【0087】

この実施の形態においても、それぞれ特定の周波数成分を積算した複数個の差分波形に基づいて短絡発生を推定するため、複数個の短絡が発生した場合においても、各短絡の発生位置を推定でき、しかも、これら短絡の発生位置に近接したスロットにおいて短絡が発生していないことを高精度に推定できる。即ち、複数個の短絡が異なるスロットで発生した場合に、短絡位置となる各スロット位置を容易に分離して、界磁巻線３２の短絡位置を信頼性良く推定できる。

【0088】

また、全ての次数の周波数成分が積算された第１差分波形以外の第２～第４差分波形は、第１差分波形にて検出される複数個のピーク電圧の角度間隔に基づいて、複数個のピーク電圧を分離するのに不要な周波数成分を除いて生成される。このため、演算負荷を軽減して効果的に短絡位置となる各スロット位置を分離することができる。

【0089】

なお、上記実施の形態２では、信号変換部６４は、全ての次数の周波数成分が積算された第１電圧信号のみを生成したが、４つの電圧信号を生成しても良い。
その場合、短絡検知部６５が第１差分波形を生成した後、第１差分波形に基づいて検出される複数個のピーク電圧の角度間隔に基づいて、信号変換部６４が、複数個のピーク電圧を分離するのに不要な周波数成分を除いて第２～第４電圧信号を生成する。その後、短絡検知部６５が、第２～第４電圧信号に基づいて、第２～第４差分波形を生成する。

【0090】

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0091】

１０ タービン発電機（回転電機）、３０ 回転子、３２ 界磁巻線、３３ 回転子スロット、３６ 第１磁極、３７ 第２磁極、５０ サーチコイル（磁気検出器）、６０ 信号処理装置、６１ 信号取得部、６２ 信号分解部、６３ 特定周波数成分低減部、６４ 信号変換部、６５ 短絡検知部、１００ 短絡検知装置、Ｓｐ 回転子スロットピッチ、α，β 角度位置、αＡ，βＡ 角度位置。

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】