電気機械の健全性を監視するためのシステム及び方法
【課題】電気機械の健全性を監視するためのシステムを提供する。
【解決手段】本システムは、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素３２に埋設された少なくとも１つのセンサ要素３４を含む。更に、少なくとも１つのセンサ要素３４に接続された、基板要素３２に作用する力又は基板要素３２の加圧力の変化によるセンサ要素３４の電磁特性の変化に基づいて健全性を監視するように構成された測定サブシステム３６を含む。
【解決手段】本システムは、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素３２に埋設された少なくとも１つのセンサ要素３４を含む。更に、少なくとも１つのセンサ要素３４に接続された、基板要素３２に作用する力又は基板要素３２の加圧力の変化によるセンサ要素３４の電磁特性の変化に基づいて健全性を監視するように構成された測定サブシステム３６を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、電気機械に関し、特に電気機械の健全性を監視するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電機又はモータ等の電気機械は、適切なメンテナンスを行い、運転時に高い効率を得るために、定期的に監視される。電気機械の健全性を監視するための数少ない態様の１つは、運転時に巻線が移動しないように、固定子バー巻線を監視することである。通常、電気機械は、固定子に対して半径方向の保持力を生じさせ、固定子スロット内での固定子バー巻線の移動を抑制するための楔装置を含む。このような楔装置は更に、固定子巻線アセンブリ内に埋設されたリップルばねを含むことがある。リップルばねは、巻線を移動させないようにするために、通常は加圧状態にある。しかし、楔装置が緩むと、保持力が減少して、固定子バー巻線が運転時に移動することがある。時間が経つにつれて、固定子バー巻線の相対移動によって、固定子バーの楔を取り巻く絶縁体が損傷し、固定子バー巻線の潜在的な故障が生じることがある。その結果、地絡が生じることにより、機械の効率が低下する上、電気機械の平均的な故障間隔が短くなることがある。そこで、電気機械の健全性の監視を定期的に行い、固定子スロット内の固定子バー巻線の移動が所定の許容差を超えていないかを判定する。
【０００３】
現在、固定子楔の締め付け等の電気機械の健全性の監視には、幾つかの方法及びシステムが用いられている。これらには、固定子楔巻線アセンブリに定常的又は瞬間的な物理的な力を加えて偏向を解析するもの、励磁信号を印加して振動応答を解析するもの、加圧されたリップルばねの形状を現場で測定して加圧状態を推測するもの、或いは、ばねの加圧状態と相関させることができる信号を生じる様々なセンサをリップルばねに沿って設置するものが含まれる。しかし、楔の締め付けを判定するための上記の方法では、発電機が運転状態ではない時のオフライン測定が必要であり、楔の緩みの兆候を予測することはできない。更に、これらの現行の方法は、個々の固定子楔アセンブリの締め付けを判定するにあたり、必要以上の労力又は時間のいずれかを費やす作業を要するか、或いは、リップルばねに近接するがリップルばねの一体部分ではないセンサの較正を要する。動作環境は、−２０°Ｃ〜１５０°Ｃの持続温度に達することがあるので、この動作温度条件の全域にわたって安定性を維持できるセンサを設けることも必要である。また、監視に用いられることが多いセンサは経時変化し易く、長期的には不安定なことから、電気機械の健全性を正確に監視することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７７４３６７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、電気機械の状態を評価するために、健全性を容易且つ迅速に監視できる効率的な監視システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、電気機械の健全性を監視するためのシステムを提供する。このシステムは、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設された、少なくとも１つのセンサ要素を含む。システムは更に、この少なくとも１つのセンサ要素に接続された、基板要素に作用する力又は基板要素の加圧力の変化によるセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて健全性を監視するように構成された測定サブシステムを含む。
【０００７】
一実施形態において、電気機械の固定子楔の締め付けを監視するためのシステムを提供する。このシステムは、固定子コアの固定子楔に近接配置される少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素を含む。システムは更に、基板要素内において加圧状態を示す少なくとも１つのスイッチを含む。システムは更に、この少なくとも１つのセンサ要素に接続された、基板要素の加圧力の変化によるセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて固定子楔の締め付けを監視するように構成された測定サブシステムを含む。
【０００８】
一実施形態において、電気機械における固定子楔の締め付けを監視する方法を提供する。この方法は、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素を設けるステップを含む。この方法は更に、基板要素の加圧力の変化に対応するセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。この方法は更に、これらの信号を解析することにより固定子楔の締め付けを判定するステップを含む。
【０００９】
一実施形態において、電気機械の健全性を監視する方法を提供する。この方法は、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素を設けるステップを含む。この方法は更に、機械の運転時又は運転停止時に基板要素に作用する、時間変化する力の変化に対応するセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。この方法は更に、これらの信号を解析することにより機械の健全性を判定するステップを含む。
【００１０】
全図面を通じて同様の部品を同様の符号で示した添付図面を参照しながら、下記の詳細な説明を読むと、本発明のこれら及びその他の特徴、態様、利点の理解が深まるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に従った固定子楔の構造を示す、電気機械の固定子の一部分の部分等角図である。
【図２】図１の電気機械内で用いる例示的なリップルばねに接続される測定システムの図である。
【図３】図１の電気機械内で用いる例示的な平板に接続される測定システムの図である。
【図４】本発明の実施形態に従ったリップルばねに対する等価回路の図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従った２状態装置を有するリップルばねに対する等価回路の図である。
【図６】本発明の別の実施形態に従った複数の２状態装置とセンサ部品とを有するリップルばねに対する等価回路の図である。
【図７】本発明の別の実施形態に従った複数の２状態装置とセンサ部品とダイオードとを有するリップルばねに対する等価回路の図である。
【図８】本発明の別の実施形態に従った複数のリップルばねに関連する固定子楔の締め付けを判定するシステムの図である。
【図９】本発明の実施形態に従った電気機械の固定子楔の締め付けを監視するための例示的な方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の別の実施形態に従った電気機械の健全性を監視するための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の個々の実施形態を説明する際、冠詞「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ」「ｓａｉｄ」は、その要素が１つ以上あることを示すことを意図している。「有する」「含む」「備える」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙した要素以外にも追加の要素があり得ることを意図している。動作パラメータの例はいずれも、開示の実施形態以外のパラメータを排除するものではない。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に従った固定子楔構造を有する電気機械の固定子コア１０の一部分の部分等角図を示す。固定子コア１０は複数の固定子歯１２を含み、これらの固定子歯１２は更に、固定子巻線１６（固定子コイルともよばれる）を収容するように構成された固定子スロット１４を含む。固定子巻線１６は、平板１５、シム１８、及びリップルばね２０として示される複数の基板要素と、固定子歯１２の側壁内の対応する形状の溝２４に係合する面取り縁部２２を有する固定子楔２１とにより、固定子スロット１４内に保持される。このように、基板要素の非限定的な例には、平板、リップルばね、力−変位変換器、軸方向ばねや半径方向ばね等のばね、並びにベルビルワッシャが含まれる。一実施形態において、平板１５は金属平板（導電性）を含む。別の実施形態において、平板は、非金属平板（非導電性）を含む。リップルばね２０は、固定子楔２１とシム１８との間で加圧され、固定子巻線１６を正位置に堅固に保持する力を生じる。一実施形態において、リップルばね２０は、プラスチック積層板等であるがこれに限定されない非導電性材料により作製される。固定子コア１０内で固定子巻線１６が堅固に装着された状態を維持するために、固定子コア１０は複数の側部リップルばね２６も含む。
【００１４】
時間が経つにつれて、リップルばね１６又は側部リップルばね２６が弾性を失うことで、固定子楔２１が緩むことがある。これにより、固定子巻線１６が振動し、その結果、固定子コア１０が損傷し、最終的には電気機械が故障することがある。固定子楔構造の締め付けを監視するために、リップルばね２０は、リップルばね２０の加圧又は弛緩に伴って１つ以上の電磁特性を変化させる埋込センサ要素を含む。電磁特性の変化を示す信号は、測定サブシステムにより、リップルばねの電気インターフェース、例えばシングルポート電気インターフェースから得られ、これによって、更に信号解析が行われた後、楔の締め付けの判定が行われる。このように、測定サブシステムは、リップルばね２０が受ける静的加圧力を効率的に測定する。一実施形態において、側部リップルばねもまた、固定子楔構造の締め付けを測定するセンサ要素を含む。別の実施形態において、センサ要素はリップルばね２０に配設される。
【００１５】
また、一実施形態において、固定子巻線１６間に配置された平板１５が、埋込センサを含む。別の実施形態において、測定サブシステムに接続されたセンサが平板１５に配設される。埋込センサは、電気機械の運転時又は運転停止時に平板１５に作用する、時間変化する力を測定する測定サブシステムに接続される。平板１５は磁場の変動により時間変化する力を受けるが、この時間変化する力は更に、センサデータを較正するために効率的に用いられる。その結果、電気機械の健全性を監視するための正確な検出と計測誤差情報の取得が可能になる。また別の実施形態では、運転時又は運転停止時に電気機械の健全性を測定するために、少なくとも２つのセンサが複数の基板要素に埋設又は配設される。
【００１６】
図２に、電気機械（図１に示す）の固定子楔の締め付けを測定するために、例示的なリップルばね３２に接続された測定システム３０を示す。等角図に示すように、一実施形態では、リップルばね３２（図１の２０に示す）は、このリップルばね３２内に埋設された少なくとも１つのセンサ要素３４を含む。センサ要素３４の非限定的な例には、誘電体、導電体、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、半導体、光センサ、圧電センサ、圧力センサ、又は歪みセンサが含まれる。また、測定システム３０は、測定サブシステム３６を含む。この実施例において、測定サブシステム３６は、リップルばね３２のセンサ要素３４に遠隔接続された送信器３８と受信器４０とを含む。これにより、送信器３８及び受信器４０は、無線通信モードを有する。別の実施例において、測定システム３０は、１ポート電気インターフェース５８（図４に示す）を介してリップルばね３２のセンサ要素３４に、物理的に直接連通する。測定システム３０は更に、測定サブシステム３６から情報を受け取り、センサ要素３４から受け取ったデータを解析するように構成されたコンピュータ４４を含む。別の実施形態において、測定サブシステム３６は、測定サブシステム３６とセンサ要素３４とに電力を供給するように構成された電源４２を含む。本明細書で用いる場合、コンピュータという用語は、当該技術分野においてコンピュータとよばれる集積回路のみに限定されず、広くコンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、特定用途向けＩＣ、及びその他のプログラマブル回路を指す。
【００１７】
また、図示の実施例において、リップルばね３２は約２〜４ミリメートルの非加圧時の高さｈと約２〜４センチメートルの波の周期とを有する。なお、リップルばねの長さＬ及び幅ｄは、固定子スロット（図１にスロット１４として示す）の大きさに応じて可変的に選択される。別の実施形態において、リップルばね３２は、上部層、中間部層、及び反対側に配置された底部層から成る多層状である。センサ要素３４は、一実施形態において、中間部の表面に接合される。
【００１８】
各々のセンサ要素３４は、リップルばね３２の加圧に伴って１つ以上の電磁特性を連続的に変化させ、これによって、電気機械の固定子楔の締め付けを連続的に測定できる。動作時、測定サブシステム３６が電源４２からエネルギーを供給され、エネルギーがセンサ要素３４に伝達される。測定サブシステム３６は、受信器３８がセンサ要素３４から信号を受け取るように構成される。この実施例において、センサ要素３４は、固定子スロット内の機械的状態の変化に対応する電流の変化を示す。こうした電流の変化は、センサ要素３４の電気インピーダンスに比例する。受信器４０は、リップルばね３２に埋設されたセンサ要素３４の電気インピーダンスを測定するように構成される。電気インピーダンスの変化は、巻線の締め付けの程度を示す。一実施形態において、電気インピーダンスとリップルばね３２の厚さ又は弛緩の測定値とを関連させる伝達関数を用いて、電気機械の巻線の締め付けを判定する。巻線の締め付けに関する所定値から少しでも逸脱した場合は、故障信号を発するようにしてもよい。なお、センサ要素３４は、固定子スロット（図１にスロット１４として示す）内の温度を示すリップルばね３２の熱的特性及び固定子スロット内の部分放電を示すリップルばね３２の無線周波特性を含む、固定子巻線の複数の態様を示すプロファイルを提供することもできる。
【００１９】
図３に、固定子巻線に加わる時間変化する力を測定するための、図１の電気機械内で用いる例示的な金属板４７に接続された測定システム４６を示す。なお、この時間変化する力は、電気機械に対する負荷の関数である。したがって、電気機械の運転時に、時間変化する力を測定することにより、電気機械の健全性を監視するための電気機械への負荷の解析、更には計測誤差情報の取得が可能になる。等角図に示すように、一実施形態において、金属板４７（図１に１５として示す）は、この金属板４７に埋設された少なくとも１つのセンサ要素４８を含む。センサ要素４８の非限定的な例には、誘電体、導電体、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、半導体、光センサ、圧電センサ、圧力センサ、歪みセンサ、又は負荷センサが含まれる。更に、測定システム４６は測定サブシステム４９を含む。この実施例において、測定サブシステム４９は、金属板４７のセンサ要素４８に遠隔接続された送信器５０と受信器５１とを含む。これにより、送信器５０及び受信器５１は、無線通信モードを有する。別の実施例において、測定システム４６は、１ポート電気インターフェースを介して金属板４７のセンサ要素４８に、物理的に直接連通している。測定システム４６はまた、測定サブシステム４９から情報を受け取り、センサ要素４８から受け取ったデータを解析するように構成されたコンピュータ５４を含む。別の実施形態において、測定サブシステム４９は、測定サブシステム４９とセンサ要素４８とに電力を供給するように構成された電源５２を含む。有利なことに、金属板４７に作用する時間変化する力信号を測定することにより電気機械への負荷を解析することで、センサ要素４８を較正できる。センサが経時変化すると信号の検出が不正確になるので、センサ要素の較正は重要である。このように、センサ要素を較正することにより、固有の環境で動作する電気機械において安定したセンサを用いることができる。
【００２０】
図４に、本発明の実施例に従ったリップルばね５７に対する等価回路５６を示す。回路５６の部品５９は、リップルばね５７に埋設されたセンサ要素を表す。回路５６において、部品５９が、シングルポート電気インターフェース５８にわたって配置され、このシングルポート電気インターフェースを介して検出情報が測定サブシステム３０（図２に示す）に連続的に送信される。検出される情報の非限定的な例には、抵抗、コンダクタンス、透磁率、又は誘磁率が含まれる。測定サブシステムは、検出される情報を解析した上でリップルばね５７の加圧力を判定することにより、電気機械の固定子楔の締め付けを判定する。
【００２１】
別の実施形態において、リップルばねに対する等価回路６０を図５に示す。この実施形態において、リップルばねは、等価回路６０内に部品６６として示す機械的スイッチ等の２状態装置を含む。一実施形態において、機械的スイッチ６６は、リップルばねの波の高さｈ（図２に示す）が波の高さの閾値以上になると閉じる。閾値未満の場合、機械的スイッチ６６は開状態となる。図示のように、機械的スイッチ６６は、等価回路６０内のセンサ部品６２と直列接続されている。一実施形態において、センサ部品６２は、シングルポート電気インターフェース６４にわたって配置された、固定パラメータ１ポート電気装置である。センサ部品６２の非限定的な例には、抵抗器、キャパシタ、又はインダクタが含まれる。機械的スイッチ６６とセンサ部品６２との両方がリップルばねに埋設され、シングルポート電気インターフェース６４にわたって互いに直列に接続され、シングルポート電気インターフェース６４によって、図２の測定サブシステム３０への外部接続が行われる。これにより、本実施形態では、電磁特性の離散的測定を行い、リップルばねの波の高さｈ（図２に示す）が電気機械の固定子楔の締め付けを示す閾値又は最適値よりも大であるか小であるかを評価できる。
【００２２】
図６は、複数の２状態装置（スイッチともよばれる）１１０1、１１０2、及び１１０Nとセンサ要素１２０1、１２０2、及び１２０Nとを有する等価回路１００を示す、本発明の一実施例である。なお、回路１００内には「Ｎ」で示す任意の個数のスイッチ又はセンサ要素が存在してもよく、図６に示すスイッチ又はセンサ要素の個数に限定されることはない。一実施形態において、等価回路１００は、リップルばねに埋設された少なくとも１つのセンサ要素１２０1に直列に接続された、少なくとも１つのスイッチ１１０1のアセンブリを含む。図示の別の実施形態では、等価回路１００は、シングルポート電気インターフェース１０２にわたって、複数のアセンブリを並列に配置したものを含む。スイッチ１１０K（図示せず）は、波の高さｈ（図２に示す）が閾値１３０Kを超えると、スイッチ１１０Kが状態を変化させるように設定される。図示のように、この構成の２状態装置（スイッチ１１０1、１１０2、及び１１０N）とセンサ要素（１２０1、１２０2、及び１２０N）とにより、１ポート電気インターフェース１０２を介した実質的な電気測定が可能になる。センサ要素１２０1、１２０2、及び１２０Nは、「Ｎ」個のスイッチにより選択される任意の電気的に並列のセンサ要素の組合せによって、固有の値を判定し、「Ｎ」個のスイッチの状態を示すように選択される。これにより、本実施形態では、１ポート電気インターフェース１０２を介した電磁特性の離散的測定を行い、「Ｎ」個のスイッチの状態によって特定される加圧力の範囲内のリップルばねの波の高さｈ（図２に示す）を推定できる。
【００２３】
図７は、シングルポート電気インターフェース２０２を介して図２に示す測定サブシステム３０に接続された等価回路２００を示す、本発明の別の実施例である。一実施形態において、等価回路２００は、リップルばねに埋設された部品２２０として示されるセンサ要素とスイッチ２３０とに直列に接続された、ダイオード２１０のアセンブリを含む。ダイオード２１０により、回路２００内を電流が一方向に流れ、２倍の個数の閾値のインスタンス化が行われる。有利なことに、これにより、スイッチの状態から特定される閾値間のより狭い範囲を解析することによって、リップルばねの加圧力を正確に評価できる。図示のように、等価回路２００は、シングルポート電気インターフェース２０２にわたってダイオード（２１０、２４０）とセンサ部品（２２０、２５０）とスイッチ（２３０、２６０）とを有する複数のアセンブリを並列に配置したものを含む。なお、任意の個数のダイオード、スイッチ、又はセンサ要素が存在してもよく、図７に示すスイッチ又はセンサ部品の個数に限定されない。複数のダイオード（２１０、２４０）、センサ部品（２２０、２５０）、及びスイッチ（２３０、２６０）を並列に配置すると、リップルばねの波の高さｈ（図２に示す）を正確に測定及び判定できる。上述のように、リップルばねの加圧力の評価精度が高まるのは、図６の実施形態に比べて２倍の個数の閾値をインスタンス化できるからである。この実施例の結果を加圧力と波の高さとの関係を示すグラフで表すと、ダイオード２１０及び２４０が電流を異なる方向に流すことにより、加圧波高曲線が４つの加圧力領域に分割されることがわかる。
【００２４】
図８は、電気機械の固定子楔の締め付けを判定するシステム３００を示す、本発明の一実施形態である。システム３００は、固定子内において複数の固定子楔に配置される「Ｍ」個の複数のリップルばね（３２０1、３２０2、３２０M）を含む。各リップルばね（３２０1、３２０2、３２０M）の１ポート電気インターフェースはモジュール３１０に接続されるが、このモジュール３１０は、それぞれの１ポート電気インターフェースを介して「Ｍ」個の各リップルばねに関する電気的測定を順次又は同時に行う装置である。こうして、有利なことに、本実施形態では「Ｍ」個のリップルばねの加圧検査と、電気機械内に配置される各リップルばねに関する固定子楔の締め付けの評価とを、集中的且つ効率的に行うことができる。
【００２５】
図９は、図１に示す電気機械の固定子楔の締め付けを監視する例示的な方法４００のフローチャートである。ステップ４０２において、この方法は、少なくとも１つのセンサ要素が埋設され、固定子コアの固定子楔に近接配置されるリップルばねを設けるステップを含む。更にステップ４０４において、この方法は、リップルばねの加圧力の変化に対応するセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。最後にステップ４０６において、この方法は、これらの信号を解析することにより固定子楔の締め付けを監視するステップを含む。これは、少なくとも１つのセンサ要素に接続された測定サブシステムを用いることによって可能であり、この測定サブシステムは、リップルばねの加圧範囲を解析及び評価することにより固定子楔の締め付けを判定するコンピュータを含む。
【００２６】
図１０は、図１に示す電気機械の健全性を監視するための例示的な方法５００のフローチャートである。ステップ５０２において、この方法は、固定子コアの固定子巻線間に配置された少なくとも１つの金属板に埋設される少なくとも１つのセンサ要素を設けるステップを含む。更にステップ５０４において、この方法は、機械の運転時に金属板に作用する、時間変化する力の変化に対応したセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。一実施形態において、この方法は更に、発生させた信号を用いてセンサ要素を較正するステップを含む。最後にステップ５０６において、この方法は、これらの信号を解析することにより機械の健全性を判定するステップを含む。これは、少なくとも１つのセンサ要素に接続された測定サブシステムを用いることによって可能であり、この測定サブシステムは、金属板に作用する時間変化する力を解析及び評価することにより電気機械の健全性を監視するコンピュータを含む。
【００２７】
有利なことに、一実施形態に従った本発明の方法及びシステムでは、時間変化する力を測定する技術とセンサ較正技術とを用いることにより、電気機械の健全性を効率的に監視でき、結果的に機械の状態を正確に検出できる。また、本発明では、リップルばねの加圧範囲を正確に評価することにより、固定子楔の締め付けを判定することもできる。加えて、別の実施形態において、ダイオードとスイッチとを用いることにより、リップルばねの加圧状態を的確に測定できる。その後、オペレータにより、この情報を有効利用して、楔を締める必要があるか否かを判定すること、又は将来的に楔を締めることが必要になる時期を推定できる。このように、本発明により、電気機械の運転時に楔の緩みの発生を予測すること及び楔の締め付けを判定することができる。ここで提案する電気インピーダンス測定は、最小限の電気部品を必要とするだけの、比較的測定が容易なものなので、低コストのシステムである。センサを、固定子部品を正位置に保持するリップルばねに一体化してもよい。また、電子機器を同様にリップルばねに一体化させてもよいが、電子機器を電気機械外部のヒューマンインターフェースに設置して、測定及び診断システムに柔軟性を与えてもよい。また、固定子楔の締め付けを監視する本方法及びシステムは、発電機、モータ、及びブロードバンド発生器等の、様々な電気機械以外にも適用可能である。
【００２８】
上記のこうした利点は、必ずしもいずれかの特定の実施例によって達成されるわけではないことを、理解されたい。したがって、例えば、当業者には明らかなように、ここで説明したシステム及び方法は、ここで教示した１つの利点又は利点を組み合わせたものを達成すること又は最大限に利用することで、ここに教示又は示唆されたその他の目的又は利点を達成しなくても、実施又は実行可能である。
【００２９】
ここでは、本発明の幾つかの特徴のみを図示及び記述したが、当業者には多くの修正及び改変が想到されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、こうした修正及び改変も全て、本発明の概念に含まれるものとして網羅することを意図していると理解されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、電気機械に関し、特に電気機械の健全性を監視するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電機又はモータ等の電気機械は、適切なメンテナンスを行い、運転時に高い効率を得るために、定期的に監視される。電気機械の健全性を監視するための数少ない態様の１つは、運転時に巻線が移動しないように、固定子バー巻線を監視することである。通常、電気機械は、固定子に対して半径方向の保持力を生じさせ、固定子スロット内での固定子バー巻線の移動を抑制するための楔装置を含む。このような楔装置は更に、固定子巻線アセンブリ内に埋設されたリップルばねを含むことがある。リップルばねは、巻線を移動させないようにするために、通常は加圧状態にある。しかし、楔装置が緩むと、保持力が減少して、固定子バー巻線が運転時に移動することがある。時間が経つにつれて、固定子バー巻線の相対移動によって、固定子バーの楔を取り巻く絶縁体が損傷し、固定子バー巻線の潜在的な故障が生じることがある。その結果、地絡が生じることにより、機械の効率が低下する上、電気機械の平均的な故障間隔が短くなることがある。そこで、電気機械の健全性の監視を定期的に行い、固定子スロット内の固定子バー巻線の移動が所定の許容差を超えていないかを判定する。
【０００３】
現在、固定子楔の締め付け等の電気機械の健全性の監視には、幾つかの方法及びシステムが用いられている。これらには、固定子楔巻線アセンブリに定常的又は瞬間的な物理的な力を加えて偏向を解析するもの、励磁信号を印加して振動応答を解析するもの、加圧されたリップルばねの形状を現場で測定して加圧状態を推測するもの、或いは、ばねの加圧状態と相関させることができる信号を生じる様々なセンサをリップルばねに沿って設置するものが含まれる。しかし、楔の締め付けを判定するための上記の方法では、発電機が運転状態ではない時のオフライン測定が必要であり、楔の緩みの兆候を予測することはできない。更に、これらの現行の方法は、個々の固定子楔アセンブリの締め付けを判定するにあたり、必要以上の労力又は時間のいずれかを費やす作業を要するか、或いは、リップルばねに近接するがリップルばねの一体部分ではないセンサの較正を要する。動作環境は、−２０°Ｃ〜１５０°Ｃの持続温度に達することがあるので、この動作温度条件の全域にわたって安定性を維持できるセンサを設けることも必要である。また、監視に用いられることが多いセンサは経時変化し易く、長期的には不安定なことから、電気機械の健全性を正確に監視することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７７４３６７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、電気機械の状態を評価するために、健全性を容易且つ迅速に監視できる効率的な監視システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、電気機械の健全性を監視するためのシステムを提供する。このシステムは、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設された、少なくとも１つのセンサ要素を含む。システムは更に、この少なくとも１つのセンサ要素に接続された、基板要素に作用する力又は基板要素の加圧力の変化によるセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて健全性を監視するように構成された測定サブシステムを含む。
【０００７】
一実施形態において、電気機械の固定子楔の締め付けを監視するためのシステムを提供する。このシステムは、固定子コアの固定子楔に近接配置される少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素を含む。システムは更に、基板要素内において加圧状態を示す少なくとも１つのスイッチを含む。システムは更に、この少なくとも１つのセンサ要素に接続された、基板要素の加圧力の変化によるセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて固定子楔の締め付けを監視するように構成された測定サブシステムを含む。
【０００８】
一実施形態において、電気機械における固定子楔の締め付けを監視する方法を提供する。この方法は、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素を設けるステップを含む。この方法は更に、基板要素の加圧力の変化に対応するセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。この方法は更に、これらの信号を解析することにより固定子楔の締め付けを判定するステップを含む。
【０００９】
一実施形態において、電気機械の健全性を監視する方法を提供する。この方法は、固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素を設けるステップを含む。この方法は更に、機械の運転時又は運転停止時に基板要素に作用する、時間変化する力の変化に対応するセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。この方法は更に、これらの信号を解析することにより機械の健全性を判定するステップを含む。
【００１０】
全図面を通じて同様の部品を同様の符号で示した添付図面を参照しながら、下記の詳細な説明を読むと、本発明のこれら及びその他の特徴、態様、利点の理解が深まるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に従った固定子楔の構造を示す、電気機械の固定子の一部分の部分等角図である。
【図２】図１の電気機械内で用いる例示的なリップルばねに接続される測定システムの図である。
【図３】図１の電気機械内で用いる例示的な平板に接続される測定システムの図である。
【図４】本発明の実施形態に従ったリップルばねに対する等価回路の図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従った２状態装置を有するリップルばねに対する等価回路の図である。
【図６】本発明の別の実施形態に従った複数の２状態装置とセンサ部品とを有するリップルばねに対する等価回路の図である。
【図７】本発明の別の実施形態に従った複数の２状態装置とセンサ部品とダイオードとを有するリップルばねに対する等価回路の図である。
【図８】本発明の別の実施形態に従った複数のリップルばねに関連する固定子楔の締め付けを判定するシステムの図である。
【図９】本発明の実施形態に従った電気機械の固定子楔の締め付けを監視するための例示的な方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の別の実施形態に従った電気機械の健全性を監視するための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の個々の実施形態を説明する際、冠詞「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ」「ｓａｉｄ」は、その要素が１つ以上あることを示すことを意図している。「有する」「含む」「備える」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙した要素以外にも追加の要素があり得ることを意図している。動作パラメータの例はいずれも、開示の実施形態以外のパラメータを排除するものではない。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に従った固定子楔構造を有する電気機械の固定子コア１０の一部分の部分等角図を示す。固定子コア１０は複数の固定子歯１２を含み、これらの固定子歯１２は更に、固定子巻線１６（固定子コイルともよばれる）を収容するように構成された固定子スロット１４を含む。固定子巻線１６は、平板１５、シム１８、及びリップルばね２０として示される複数の基板要素と、固定子歯１２の側壁内の対応する形状の溝２４に係合する面取り縁部２２を有する固定子楔２１とにより、固定子スロット１４内に保持される。このように、基板要素の非限定的な例には、平板、リップルばね、力−変位変換器、軸方向ばねや半径方向ばね等のばね、並びにベルビルワッシャが含まれる。一実施形態において、平板１５は金属平板（導電性）を含む。別の実施形態において、平板は、非金属平板（非導電性）を含む。リップルばね２０は、固定子楔２１とシム１８との間で加圧され、固定子巻線１６を正位置に堅固に保持する力を生じる。一実施形態において、リップルばね２０は、プラスチック積層板等であるがこれに限定されない非導電性材料により作製される。固定子コア１０内で固定子巻線１６が堅固に装着された状態を維持するために、固定子コア１０は複数の側部リップルばね２６も含む。
【００１４】
時間が経つにつれて、リップルばね１６又は側部リップルばね２６が弾性を失うことで、固定子楔２１が緩むことがある。これにより、固定子巻線１６が振動し、その結果、固定子コア１０が損傷し、最終的には電気機械が故障することがある。固定子楔構造の締め付けを監視するために、リップルばね２０は、リップルばね２０の加圧又は弛緩に伴って１つ以上の電磁特性を変化させる埋込センサ要素を含む。電磁特性の変化を示す信号は、測定サブシステムにより、リップルばねの電気インターフェース、例えばシングルポート電気インターフェースから得られ、これによって、更に信号解析が行われた後、楔の締め付けの判定が行われる。このように、測定サブシステムは、リップルばね２０が受ける静的加圧力を効率的に測定する。一実施形態において、側部リップルばねもまた、固定子楔構造の締め付けを測定するセンサ要素を含む。別の実施形態において、センサ要素はリップルばね２０に配設される。
【００１５】
また、一実施形態において、固定子巻線１６間に配置された平板１５が、埋込センサを含む。別の実施形態において、測定サブシステムに接続されたセンサが平板１５に配設される。埋込センサは、電気機械の運転時又は運転停止時に平板１５に作用する、時間変化する力を測定する測定サブシステムに接続される。平板１５は磁場の変動により時間変化する力を受けるが、この時間変化する力は更に、センサデータを較正するために効率的に用いられる。その結果、電気機械の健全性を監視するための正確な検出と計測誤差情報の取得が可能になる。また別の実施形態では、運転時又は運転停止時に電気機械の健全性を測定するために、少なくとも２つのセンサが複数の基板要素に埋設又は配設される。
【００１６】
図２に、電気機械（図１に示す）の固定子楔の締め付けを測定するために、例示的なリップルばね３２に接続された測定システム３０を示す。等角図に示すように、一実施形態では、リップルばね３２（図１の２０に示す）は、このリップルばね３２内に埋設された少なくとも１つのセンサ要素３４を含む。センサ要素３４の非限定的な例には、誘電体、導電体、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、半導体、光センサ、圧電センサ、圧力センサ、又は歪みセンサが含まれる。また、測定システム３０は、測定サブシステム３６を含む。この実施例において、測定サブシステム３６は、リップルばね３２のセンサ要素３４に遠隔接続された送信器３８と受信器４０とを含む。これにより、送信器３８及び受信器４０は、無線通信モードを有する。別の実施例において、測定システム３０は、１ポート電気インターフェース５８（図４に示す）を介してリップルばね３２のセンサ要素３４に、物理的に直接連通する。測定システム３０は更に、測定サブシステム３６から情報を受け取り、センサ要素３４から受け取ったデータを解析するように構成されたコンピュータ４４を含む。別の実施形態において、測定サブシステム３６は、測定サブシステム３６とセンサ要素３４とに電力を供給するように構成された電源４２を含む。本明細書で用いる場合、コンピュータという用語は、当該技術分野においてコンピュータとよばれる集積回路のみに限定されず、広くコンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、特定用途向けＩＣ、及びその他のプログラマブル回路を指す。
【００１７】
また、図示の実施例において、リップルばね３２は約２〜４ミリメートルの非加圧時の高さｈと約２〜４センチメートルの波の周期とを有する。なお、リップルばねの長さＬ及び幅ｄは、固定子スロット（図１にスロット１４として示す）の大きさに応じて可変的に選択される。別の実施形態において、リップルばね３２は、上部層、中間部層、及び反対側に配置された底部層から成る多層状である。センサ要素３４は、一実施形態において、中間部の表面に接合される。
【００１８】
各々のセンサ要素３４は、リップルばね３２の加圧に伴って１つ以上の電磁特性を連続的に変化させ、これによって、電気機械の固定子楔の締め付けを連続的に測定できる。動作時、測定サブシステム３６が電源４２からエネルギーを供給され、エネルギーがセンサ要素３４に伝達される。測定サブシステム３６は、受信器３８がセンサ要素３４から信号を受け取るように構成される。この実施例において、センサ要素３４は、固定子スロット内の機械的状態の変化に対応する電流の変化を示す。こうした電流の変化は、センサ要素３４の電気インピーダンスに比例する。受信器４０は、リップルばね３２に埋設されたセンサ要素３４の電気インピーダンスを測定するように構成される。電気インピーダンスの変化は、巻線の締め付けの程度を示す。一実施形態において、電気インピーダンスとリップルばね３２の厚さ又は弛緩の測定値とを関連させる伝達関数を用いて、電気機械の巻線の締め付けを判定する。巻線の締め付けに関する所定値から少しでも逸脱した場合は、故障信号を発するようにしてもよい。なお、センサ要素３４は、固定子スロット（図１にスロット１４として示す）内の温度を示すリップルばね３２の熱的特性及び固定子スロット内の部分放電を示すリップルばね３２の無線周波特性を含む、固定子巻線の複数の態様を示すプロファイルを提供することもできる。
【００１９】
図３に、固定子巻線に加わる時間変化する力を測定するための、図１の電気機械内で用いる例示的な金属板４７に接続された測定システム４６を示す。なお、この時間変化する力は、電気機械に対する負荷の関数である。したがって、電気機械の運転時に、時間変化する力を測定することにより、電気機械の健全性を監視するための電気機械への負荷の解析、更には計測誤差情報の取得が可能になる。等角図に示すように、一実施形態において、金属板４７（図１に１５として示す）は、この金属板４７に埋設された少なくとも１つのセンサ要素４８を含む。センサ要素４８の非限定的な例には、誘電体、導電体、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、半導体、光センサ、圧電センサ、圧力センサ、歪みセンサ、又は負荷センサが含まれる。更に、測定システム４６は測定サブシステム４９を含む。この実施例において、測定サブシステム４９は、金属板４７のセンサ要素４８に遠隔接続された送信器５０と受信器５１とを含む。これにより、送信器５０及び受信器５１は、無線通信モードを有する。別の実施例において、測定システム４６は、１ポート電気インターフェースを介して金属板４７のセンサ要素４８に、物理的に直接連通している。測定システム４６はまた、測定サブシステム４９から情報を受け取り、センサ要素４８から受け取ったデータを解析するように構成されたコンピュータ５４を含む。別の実施形態において、測定サブシステム４９は、測定サブシステム４９とセンサ要素４８とに電力を供給するように構成された電源５２を含む。有利なことに、金属板４７に作用する時間変化する力信号を測定することにより電気機械への負荷を解析することで、センサ要素４８を較正できる。センサが経時変化すると信号の検出が不正確になるので、センサ要素の較正は重要である。このように、センサ要素を較正することにより、固有の環境で動作する電気機械において安定したセンサを用いることができる。
【００２０】
図４に、本発明の実施例に従ったリップルばね５７に対する等価回路５６を示す。回路５６の部品５９は、リップルばね５７に埋設されたセンサ要素を表す。回路５６において、部品５９が、シングルポート電気インターフェース５８にわたって配置され、このシングルポート電気インターフェースを介して検出情報が測定サブシステム３０（図２に示す）に連続的に送信される。検出される情報の非限定的な例には、抵抗、コンダクタンス、透磁率、又は誘磁率が含まれる。測定サブシステムは、検出される情報を解析した上でリップルばね５７の加圧力を判定することにより、電気機械の固定子楔の締め付けを判定する。
【００２１】
別の実施形態において、リップルばねに対する等価回路６０を図５に示す。この実施形態において、リップルばねは、等価回路６０内に部品６６として示す機械的スイッチ等の２状態装置を含む。一実施形態において、機械的スイッチ６６は、リップルばねの波の高さｈ（図２に示す）が波の高さの閾値以上になると閉じる。閾値未満の場合、機械的スイッチ６６は開状態となる。図示のように、機械的スイッチ６６は、等価回路６０内のセンサ部品６２と直列接続されている。一実施形態において、センサ部品６２は、シングルポート電気インターフェース６４にわたって配置された、固定パラメータ１ポート電気装置である。センサ部品６２の非限定的な例には、抵抗器、キャパシタ、又はインダクタが含まれる。機械的スイッチ６６とセンサ部品６２との両方がリップルばねに埋設され、シングルポート電気インターフェース６４にわたって互いに直列に接続され、シングルポート電気インターフェース６４によって、図２の測定サブシステム３０への外部接続が行われる。これにより、本実施形態では、電磁特性の離散的測定を行い、リップルばねの波の高さｈ（図２に示す）が電気機械の固定子楔の締め付けを示す閾値又は最適値よりも大であるか小であるかを評価できる。
【００２２】
図６は、複数の２状態装置（スイッチともよばれる）１１０1、１１０2、及び１１０Nとセンサ要素１２０1、１２０2、及び１２０Nとを有する等価回路１００を示す、本発明の一実施例である。なお、回路１００内には「Ｎ」で示す任意の個数のスイッチ又はセンサ要素が存在してもよく、図６に示すスイッチ又はセンサ要素の個数に限定されることはない。一実施形態において、等価回路１００は、リップルばねに埋設された少なくとも１つのセンサ要素１２０1に直列に接続された、少なくとも１つのスイッチ１１０1のアセンブリを含む。図示の別の実施形態では、等価回路１００は、シングルポート電気インターフェース１０２にわたって、複数のアセンブリを並列に配置したものを含む。スイッチ１１０K（図示せず）は、波の高さｈ（図２に示す）が閾値１３０Kを超えると、スイッチ１１０Kが状態を変化させるように設定される。図示のように、この構成の２状態装置（スイッチ１１０1、１１０2、及び１１０N）とセンサ要素（１２０1、１２０2、及び１２０N）とにより、１ポート電気インターフェース１０２を介した実質的な電気測定が可能になる。センサ要素１２０1、１２０2、及び１２０Nは、「Ｎ」個のスイッチにより選択される任意の電気的に並列のセンサ要素の組合せによって、固有の値を判定し、「Ｎ」個のスイッチの状態を示すように選択される。これにより、本実施形態では、１ポート電気インターフェース１０２を介した電磁特性の離散的測定を行い、「Ｎ」個のスイッチの状態によって特定される加圧力の範囲内のリップルばねの波の高さｈ（図２に示す）を推定できる。
【００２３】
図７は、シングルポート電気インターフェース２０２を介して図２に示す測定サブシステム３０に接続された等価回路２００を示す、本発明の別の実施例である。一実施形態において、等価回路２００は、リップルばねに埋設された部品２２０として示されるセンサ要素とスイッチ２３０とに直列に接続された、ダイオード２１０のアセンブリを含む。ダイオード２１０により、回路２００内を電流が一方向に流れ、２倍の個数の閾値のインスタンス化が行われる。有利なことに、これにより、スイッチの状態から特定される閾値間のより狭い範囲を解析することによって、リップルばねの加圧力を正確に評価できる。図示のように、等価回路２００は、シングルポート電気インターフェース２０２にわたってダイオード（２１０、２４０）とセンサ部品（２２０、２５０）とスイッチ（２３０、２６０）とを有する複数のアセンブリを並列に配置したものを含む。なお、任意の個数のダイオード、スイッチ、又はセンサ要素が存在してもよく、図７に示すスイッチ又はセンサ部品の個数に限定されない。複数のダイオード（２１０、２４０）、センサ部品（２２０、２５０）、及びスイッチ（２３０、２６０）を並列に配置すると、リップルばねの波の高さｈ（図２に示す）を正確に測定及び判定できる。上述のように、リップルばねの加圧力の評価精度が高まるのは、図６の実施形態に比べて２倍の個数の閾値をインスタンス化できるからである。この実施例の結果を加圧力と波の高さとの関係を示すグラフで表すと、ダイオード２１０及び２４０が電流を異なる方向に流すことにより、加圧波高曲線が４つの加圧力領域に分割されることがわかる。
【００２４】
図８は、電気機械の固定子楔の締め付けを判定するシステム３００を示す、本発明の一実施形態である。システム３００は、固定子内において複数の固定子楔に配置される「Ｍ」個の複数のリップルばね（３２０1、３２０2、３２０M）を含む。各リップルばね（３２０1、３２０2、３２０M）の１ポート電気インターフェースはモジュール３１０に接続されるが、このモジュール３１０は、それぞれの１ポート電気インターフェースを介して「Ｍ」個の各リップルばねに関する電気的測定を順次又は同時に行う装置である。こうして、有利なことに、本実施形態では「Ｍ」個のリップルばねの加圧検査と、電気機械内に配置される各リップルばねに関する固定子楔の締め付けの評価とを、集中的且つ効率的に行うことができる。
【００２５】
図９は、図１に示す電気機械の固定子楔の締め付けを監視する例示的な方法４００のフローチャートである。ステップ４０２において、この方法は、少なくとも１つのセンサ要素が埋設され、固定子コアの固定子楔に近接配置されるリップルばねを設けるステップを含む。更にステップ４０４において、この方法は、リップルばねの加圧力の変化に対応するセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。最後にステップ４０６において、この方法は、これらの信号を解析することにより固定子楔の締め付けを監視するステップを含む。これは、少なくとも１つのセンサ要素に接続された測定サブシステムを用いることによって可能であり、この測定サブシステムは、リップルばねの加圧範囲を解析及び評価することにより固定子楔の締め付けを判定するコンピュータを含む。
【００２６】
図１０は、図１に示す電気機械の健全性を監視するための例示的な方法５００のフローチャートである。ステップ５０２において、この方法は、固定子コアの固定子巻線間に配置された少なくとも１つの金属板に埋設される少なくとも１つのセンサ要素を設けるステップを含む。更にステップ５０４において、この方法は、機械の運転時に金属板に作用する、時間変化する力の変化に対応したセンサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップを含む。一実施形態において、この方法は更に、発生させた信号を用いてセンサ要素を較正するステップを含む。最後にステップ５０６において、この方法は、これらの信号を解析することにより機械の健全性を判定するステップを含む。これは、少なくとも１つのセンサ要素に接続された測定サブシステムを用いることによって可能であり、この測定サブシステムは、金属板に作用する時間変化する力を解析及び評価することにより電気機械の健全性を監視するコンピュータを含む。
【００２７】
有利なことに、一実施形態に従った本発明の方法及びシステムでは、時間変化する力を測定する技術とセンサ較正技術とを用いることにより、電気機械の健全性を効率的に監視でき、結果的に機械の状態を正確に検出できる。また、本発明では、リップルばねの加圧範囲を正確に評価することにより、固定子楔の締め付けを判定することもできる。加えて、別の実施形態において、ダイオードとスイッチとを用いることにより、リップルばねの加圧状態を的確に測定できる。その後、オペレータにより、この情報を有効利用して、楔を締める必要があるか否かを判定すること、又は将来的に楔を締めることが必要になる時期を推定できる。このように、本発明により、電気機械の運転時に楔の緩みの発生を予測すること及び楔の締め付けを判定することができる。ここで提案する電気インピーダンス測定は、最小限の電気部品を必要とするだけの、比較的測定が容易なものなので、低コストのシステムである。センサを、固定子部品を正位置に保持するリップルばねに一体化してもよい。また、電子機器を同様にリップルばねに一体化させてもよいが、電子機器を電気機械外部のヒューマンインターフェースに設置して、測定及び診断システムに柔軟性を与えてもよい。また、固定子楔の締め付けを監視する本方法及びシステムは、発電機、モータ、及びブロードバンド発生器等の、様々な電気機械以外にも適用可能である。
【００２８】
上記のこうした利点は、必ずしもいずれかの特定の実施例によって達成されるわけではないことを、理解されたい。したがって、例えば、当業者には明らかなように、ここで説明したシステム及び方法は、ここで教示した１つの利点又は利点を組み合わせたものを達成すること又は最大限に利用することで、ここに教示又は示唆されたその他の目的又は利点を達成しなくても、実施又は実行可能である。
【００２９】
ここでは、本発明の幾つかの特徴のみを図示及び記述したが、当業者には多くの修正及び改変が想到されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、こうした修正及び改変も全て、本発明の概念に含まれるものとして網羅することを意図していると理解されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械の健全性を監視するためのシステムであって、
固定子コア（１０）内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は設置される少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）と、
前記少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）に接続され、前記基板要素に作用する力又は前記基板要素の加圧力の変化による前記センサ要素（３４、４８）の電磁特性の変化に基づいて前記健全性を監視するように構成された測定サブシステム（３６、４９）と、を含むシステム。
【請求項２】
前記基板要素は、平板（１５）とばねとリップルばね（２０）と力−変位変換器とを含み、
前記基板要素は、前記固定子コア（１０）の固定子巻線（１６）どうしの間に配置され、
前記基板要素は、金属又は非金属の平板（１５）から成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基板要素に埋設又は配設された前記センサ要素（３４、４８）の前記電磁特性は、前記電気機械の運転時又は運転停止時に前記基板要素の加圧力又は前記基板要素に作用する時間変化する力に伴って変動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電磁特性は、抵抗、歪み、コンダクタンス、透磁率、及び誘磁率を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
電気機械の固定子楔の締め付けを監視するためのシステムであって、
固定子コア（１０）の前記固定子楔（２１）に近接配置される少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）と、
前記基板要素の加圧の状態を示す少なくとも１つのスイッチ（６６）と、
前記少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）に接続され、前記基板要素の加圧力の変化による前記センサ要素（３４、４８）の電磁特性の変化に基づいて前記固定子楔の締め付けを監視するように構成された測定サブシステム（３６）と、を含むシステム。
【請求項６】
前記基板要素に埋設された前記少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）に直列に接続された、少なくとも１つのスイッチ（６６）のアセンブリを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムのシングルポート電気インターフェース（６４）にわたって、複数の前記アセンブリを並列に配置したものを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
電気等価回路（２００）内で、前記基板要素の前記スイッチ（６６、２６０）及び前記センサ要素（３４、４８）に直列に接続されたダイオード（２１０）のアセンブリを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記固定子コア内で複数の固定子楔に近接配置された複数の基板要素を含むシステムであって、
前記基板要素は、前記シングルポート電気インターフェース（６４）を介してモジュールに接続され、該モジュールは、前記シングルポート電気インターフェース（６４）を介して前記基板要素において電気的測定を順次又は同時に行うように構成された装置である、請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
電気機械における固定子楔の締め付けを監視する方法であって、
固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）を設けるステップと、
前記基板要素の加圧力の変化に対応する前記センサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップと、
前記信号を解析した上で加圧範囲を監視及び推定することにより、前記固定子楔の締め付けを判定するステップと、を含む方法。
【請求項１】
電気機械の健全性を監視するためのシステムであって、
固定子コア（１０）内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は設置される少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）と、
前記少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）に接続され、前記基板要素に作用する力又は前記基板要素の加圧力の変化による前記センサ要素（３４、４８）の電磁特性の変化に基づいて前記健全性を監視するように構成された測定サブシステム（３６、４９）と、を含むシステム。
【請求項２】
前記基板要素は、平板（１５）とばねとリップルばね（２０）と力−変位変換器とを含み、
前記基板要素は、前記固定子コア（１０）の固定子巻線（１６）どうしの間に配置され、
前記基板要素は、金属又は非金属の平板（１５）から成る、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基板要素に埋設又は配設された前記センサ要素（３４、４８）の前記電磁特性は、前記電気機械の運転時又は運転停止時に前記基板要素の加圧力又は前記基板要素に作用する時間変化する力に伴って変動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電磁特性は、抵抗、歪み、コンダクタンス、透磁率、及び誘磁率を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
電気機械の固定子楔の締め付けを監視するためのシステムであって、
固定子コア（１０）の前記固定子楔（２１）に近接配置される少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）と、
前記基板要素の加圧の状態を示す少なくとも１つのスイッチ（６６）と、
前記少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）に接続され、前記基板要素の加圧力の変化による前記センサ要素（３４、４８）の電磁特性の変化に基づいて前記固定子楔の締め付けを監視するように構成された測定サブシステム（３６）と、を含むシステム。
【請求項６】
前記基板要素に埋設された前記少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）に直列に接続された、少なくとも１つのスイッチ（６６）のアセンブリを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムのシングルポート電気インターフェース（６４）にわたって、複数の前記アセンブリを並列に配置したものを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
電気等価回路（２００）内で、前記基板要素の前記スイッチ（６６、２６０）及び前記センサ要素（３４、４８）に直列に接続されたダイオード（２１０）のアセンブリを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記固定子コア内で複数の固定子楔に近接配置された複数の基板要素を含むシステムであって、
前記基板要素は、前記シングルポート電気インターフェース（６４）を介してモジュールに接続され、該モジュールは、前記シングルポート電気インターフェース（６４）を介して前記基板要素において電気的測定を順次又は同時に行うように構成された装置である、請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
電気機械における固定子楔の締め付けを監視する方法であって、
固定子コア内に配置された少なくとも１つの基板要素に埋設又は配設された、少なくとも１つのセンサ要素（３４、４８）を設けるステップと、
前記基板要素の加圧力の変化に対応する前記センサ要素の電磁特性の変化に基づいて信号を生成するステップと、
前記信号を解析した上で加圧範囲を監視及び推定することにより、前記固定子楔の締め付けを判定するステップと、を含む方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４７７４４（Ｐ２０１２−４７７４４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５５１２（Ｐ２０１１−１８５５１２）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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