JP2022162813A - 回転電機の異常検知装置および回転電機の異常検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない種類のセンサで回転電機における異常事象を検知すること。【解決手段】 実施形態による回転電機の異常検知装置は、複数相で偶数極を有し各相に複数の並列回路を備える電機子巻線と、前記電機子巻線に起磁力を与える界磁巻線と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちの一方を有する回転子と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちのもう一方を有する固定子と、を備えた回転電機に適用される回転電機の異常検知装置であって、前記複数の並列回路の少なくとも一部に流れる電流を測定する測定手段と、前記測定手段により測定される電流を用いて、界磁起磁力の不平衡により各並列回路に流れる循環電流を検知し、当該循環電流に対する分析を行う分析手段と、前記分析手段の分析結果に基づき、前記回転電機における特定の異常事象の有無を判定する判定手段とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転電機の異常検知装置および回転電機の異常検知方法に関する。

一般に、回転電機は、図２０に示すように電機子部１、界磁部２、シャフト３等から構成される。電機子部１と界磁部２は、どちらか一方が回転子として回転し、もう一方は固定子として固定される。ここでは、電機子部１が固定子、界磁部２が回転子である場合を例に挙げて説明する。電機子部１は、電機子鉄心５と電機子巻線６とからなり、電機子鉄心５は積層鉄板を積層して構成され、この電機子鉄心５の周囲部に設けられたスロット７には電機子巻線６が収められている。この電機子巻線６は、スロット開口部に近い側の上コイル片８と、スロット底側の下コイル片９の２層に配置され、その外周部が主絶縁層で覆われている。界磁部２は、磁極に巻かれた界磁巻線１５を有する。界磁巻線１５は、電機子巻線６に起磁力を与える。

図２１は、３相１２極７２スロット４並列回路の回転電機における電機子巻線６の展開模式図を示している。本例は波巻と呼ばれる巻線方式である。図２１に示されるように、電機子巻線６は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、およびＷ相巻線から構成され、各相の各並列回路は各磁極を順次通過して電機子を周回するように要所にジャンパ線１２を用いて巻回される。

図２２は、図２１に示される電機子巻線６の展開模式図の１相分のみを対象に、当該１相内の４並列回路を識別して示す図である。図２３は、電機子巻線６の構成図を３相分示したものである。図２２に示されていない他の２相については、図２３と同様の巻線構成とし、図２２に図示された相の電機子巻線６の構成をそれぞれ電気角で１２０度及び２４０度ずつずらして構成される。

図２２に示すように、電機子巻線６は４つの並列回路Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を構成している。各並列回路の電機子巻線６は、スロット７内の開口部側に納められる上コイル片８と、スロット内の底側に納められる下コイル片９を有し、これら上コイル片８、下コイル片９の端部同士を、巻線口出し部１６，１７に接続される接続側コイルエンド１０と、その軸方向反対側で巻線口出し部１６，１７に接続されない反接続側コイルエンド１１とにおいてそれぞれ回転電機の周方向に一方向に順次直列に接続し、１２個の相帯１３による相帯群１４を形成している。ここで、相帯１３とは、３相各相を複数に分割して割り当てられた電機子鉄心５に有する複数のスロット７にそれぞれ上コイル片８及び下コイル片９を２層に収めてこれらを接続して同一相を形成する巻線部分を言う。

図２０において、界磁巻線１５を構成する導体間には、層間絶縁が導体に挟まれるような形で設けられており、導体同士を絶縁し、導体間に短絡電流が流れるのを防いでいる。

図２４は、図２３に示される電機子巻線に対して電位が等しい点を等電位短絡線２３で接続した別の構成例を示すものである。この例では、後述する回転子の偏心などによって、界磁起磁力の不平衡が生じた場合に、等電位短絡線２３に循環電流が流れ、偏心を緩和するような磁気吸引力が働く。

特開昭５６－４４３６０号公報

Wilian Oliveira, Mauro Uemori, Johnny Rocha, Renato Carlson, "Reduction of Unbalanced Magnetic Pull (UMP) due to equipotential connections among parallel circuits of the stator winding" Proceedings of 2009 IEEE International Electric Machines and Drives Conference, Miami, USA, 2009

回転電機は、通常、中心点２１を中心に回転子２が回転しており、固定子１と回転子２との間の空隙は円周上で均一であるが、図２０に示されるように固定子１の中心点２１から回転子２の中心軸２２がずれ、固定子１と回転子２との間の空隙が円周上で不均一となり、ギャップ４による回転子２の偏心が生じることがある。回転子２の偏心が生じた場合、固定子１と回転子２とを結合する磁気エネルギーが全周上で不均一となり、磁気吸引力が働く。

大容量の回転電機の大容量化においては、偏心が生じた際の磁気吸引力が大きくなり、軸受やフレームに掛かる力が大きくなる。また、既存の回転電機の構造を変えずに大容量化した場合、偏心に対して回転子２を元の位置に戻すことができないため、軸受やフレームが耐えられなくなり変形や破損、回転子２と固定子１との接触が起こる可能性がある。一方、上記と防止するために回転電機全体の再設計を行うとなると、多大な時間とコストを要する。こうした問題は、回転子が電機子部１、固定子が界磁部２の場合においても同様に起こる。

こうした偏心は、ギャップ４の幅を測定するギャップセンサや、シャフト３の振動を測定する振動センサ等によって検知できることが知られている。

また、界磁巻線１５については、層間絶縁の劣化もしくは損傷などの要因により、層間短絡と呼ばれる、導体間の短絡が発生すると、巻線の有効な巻き数が減少するため、発生する磁界が減少するなど、回転電機の性能低下を招く。そのため、層間短絡の早期の検知は、回転電機が設置されている機械やプラント全体の性能維持の観点でも、重要な技術となっている。層間絶縁は、経年的な劣化に加え、運転状態の変化に伴う巻線の温度変化によっても、劣化が加速される場合もあり、部分負荷や力率が変動するような運用が多い回転電機においては、層間短絡のリスクは高くなり、その早期検知は特に重要である。

回転電機運転中に、層間短絡を検知する技術としては、巻線に印加される電圧と巻線に流れる電流から巻線抵抗を算出し、その巻線抵抗の変化から短絡を検知する方法や、さらに、巻線の温度を計測することで、巻線抵抗に対する温度の影響を除去する方法などが提案されている。

また、図２０に示した回転子２の磁極部は、比較的大容量の回転電機では、その内側のシャフト部とは別に製作され、シャフト部と接合するように組み立てられる。組立時の組立誤差や、経年的に固定子側との磁気吸引力などによって、この回転子２の磁極部の径方向のずれ（回転子磁極のずれ）、回転子２や固定子１の真円度のずれなどが生じる場合がある。回転子磁極のずれや真円度のずれなどについては、ギャップの幅の測定や、シャフトの振動センサによる振動ぶれの発生の確認などから検知が行われる。

図２０に示した固定子１では、磁気吸引力によって生じる鉄心振動、鉄心端部のもれ磁束とコイルを流れる電流のローレンツ力に起因するコイルエンド部の振動などが、振動センサによって検知される。

このように回転電機では、回転子の偏心、界磁巻線の層間短絡、回転子磁極のずれ、固定子の振動、回転子・固定子の真円度のずれなどの異常事象に対して、様々なセンサを用いた測定、検知が行われる。そのため複数種類のセンサを複数個所に取り付ける必要があり、センサ取り付けの手間が多く、各センサから各センサの信号取込装置までの配線の引き回し、センサごとの測定、分析法の設定などを行わなければならない。

本発明が解決しようとする課題は、少ない種類のセンサで回転電機における異常事象を検知することを可能にする回転電機の異常検知装置および回転電機の異常検知方法を提供することにある。

実施形態による回転電機の異常検知装置は、複数相で偶数極を有し各相に複数の並列回路を備える電機子巻線と、前記電機子巻線に起磁力を与える界磁巻線と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちの一方を有する回転子と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちのもう一方を有する固定子と、を備えた回転電機に適用される回転電機の異常検知装置であって、前記複数の並列回路の少なくとも一部に流れる電流を測定する測定手段と、前記測定手段により測定される電流を用いて、界磁起磁力の不平衡により各並列回路に流れる循環電流を検知し、当該循環電流に対する分析を行う分析手段と、前記分析手段の分析結果に基づき、前記回転電機における特定の異常事象の有無を判定する判定手段とを具備する。

本発明によれば、少ない種類のセンサで回転電機における異常事象を検知することが可能になる。

第１の実施形態に係る回転電機の異常検知装置を適用した場合の電機子巻線の１相分を示す展開模式図。 同実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図。 並列回路数が４の場合にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各並列回路に流れる循環電流を、「回転子の偏心」の有無それぞれについて、数値解析によって求めた結果を示すグラフ。 並列回路数が４の場合にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各並列回路に流れる循環電流を、「界磁巻線の層間短絡」の有無それぞれについて、数値解析によって求めた結果を示すグラフ。 同実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図。 図５に示される異常検知装置による動作の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る回転電機の異常検知装置を適用した場合の電機子巻線６の１相分を示す展開模式図。 同実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図。 同実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図。 図９に示される異常検知装置による動作の第１の例を示すフローチャート。 図９に示される異常検知装置による動作の第２の例を示すフローチャート。 第３の実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図。 同実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図。 図１３に示される異常検知装置による動作の例を示すフローチャート。 第４の実施形態に係る回転電機の異常検知装置を適用した場合の電機子巻線６の１相分を示す展開模式図。 同実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図。 第５の実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図。 第６の実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図。 図１８に示される異常検知装置による動作の例を示すフローチャート。 回転電機の基本的な構成を示す概念図。 一般的な３相１２極７２スロット４並列回路の回転電機における電機子巻線６の展開模式図。 図２１に示される電機子巻線６の展開模式図の１相分のみを対象に、当該１相内の４並列回路を識別して示す展開模式図。 電機子巻線６の構成図を３相分示す模式図。 図２３に示される電機子巻線に対して電位が等しい点を等電位短絡線２３で接続した別の構成例を示す模式図。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
最初に、第１の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述した図２０～図２４も適宜参照する。

図１は、第１の実施形態に係る回転電機の異常検知装置を適用した場合の電機子巻線６の１相分を示す展開模式図である。ここでは、前述した図２２と共通する要素に同一の符号を付している。

なお、本実施形態では、３相１２極７２スロット４並列回路を備える回転電機の電機子巻線について例示するが、相数・極数・スロット数・並列回路数はこの例に限定されるものではなく、複数相で偶数極を有し各相に複数の並列回路を備える回転電機の電機子巻線であればよい。

また、本実施形態では、固定子１が電機子巻線を有し、回転子２が界磁巻線を有する場合について例示するが、逆に、固定子１が界磁巻線を有し、回転子２が電機子巻線を有するように構成してもよい。

図１では、３相１２極７２スロット４並列回路の回転電機における電機子巻線６の１相分（Ｕ相分）のみを示しているが、図１に示されていない他の２相（Ｖ相、Ｗ相）については、図示されている相の電機子巻線６の構成をそれぞれ電気角で１２０度及び２４０度ずつずらしたものとなる。

図１の例では、回転電機の電機子は積層鉄心から成る電機子鉄心５に７２個のスロット７が設けられ、これらのスロット７に１２極３相４並列回路の電機子巻線６が２層に収められている。各相の電機子巻線６は、４つの並列回路Ｃ１～Ｃ４を構成している。

各並列回路の電機子巻線６は、スロット７内の開口部側に納められる上コイル片８と、スロット内の底側に納められる下コイル片９とを有し、これら上コイル片８、下コイル片９の端部同士を、巻線口出し部１６，１７に接続される接続側コイルエンド１０と、その軸方向反対側で巻線口出し部１６，１７に接続されない反接続側コイルエンド１１とにおいてそれぞれ回転電機の周方向に一方向に順次直列に接続し、１２個の相帯１３による相帯群１４を形成している。

本実施形態では、並列回路Ｃ１～Ｃ４の少なくとも一部に流れる電流を測定する電流センサ（測定手段）２４が設けられる。図１の例では、並列回路Ｃ１～Ｃ４のそれぞれに、電流センサ２４が取り付けられる（Ｕ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ４のそれぞれに電流センサＵ１～Ｕ４が取り付けられる）。電流センサの具体例としては、変流器、ロゴスキーコイル、光電流センサなどが挙げられる。

図２は、本実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図である。

図２に示されるように、各相の各並列回路に、電流センサ２４が配置される。具体的には、Ｕ相の並列回路Ｃ１～Ｃ４にそれぞれ電流センサＵ１～Ｕ４が、Ｖ相の並列回路Ｃ１～Ｃ４にそれぞれ電流センサＶ１～Ｖ４が、Ｗ相の並列回路Ｃ１～Ｃ４にそれぞれ電流センサＷ１～Ｗ４が配置される。

図２に示される端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷは出力端子であり、図１中の巻線口出し部１６に通じている。端子ＴＸ、ＴＹ、ＴＷは、中性点端子であり、図１中の巻線口出し部１７に通じている。本例では、各並列回路の電圧の低い中性点端子ＴＸ、ＴＹ、ＴＷ側に電流センサを設けることで、各電流センサにかかる対地電圧を低減している。

本実施形態において、図２０に示されるように回転子２に偏心が生じた場合、界磁起磁力の不平衡により、各並列回路内でインダクタンスに差が生じて、各並列回路間の起電力に差が生じ、起電力が高くなる並列回路（ギャップ４が狭くなる位置に該当する回路）では磁気吸引力と逆の方向に循環電流が流れ、起電力が低くなる回路（ギャップ４が広くなる位置に該当する回路）では磁気吸引力と同方向に循環電流が流れる。

各電流センサが設置される各並列回路には、負荷運転時においては、負荷電流と循環電流の和が流れる。一般に、各並列回路の負荷電流は、回転電機の運転状態を監視するために所定の測定手段（図示せず）により測定されている。そのため、当該測定される負荷電流と各並列回路に設置した電流センサ２４により測定される電流との差分から、各並列回路に流れる循環電流を求めることができる。

なお、負荷電流の情報が得られない場合は、各並列回路を流れる循環電流の総和は零となることから、各電流センサにより測定される電流の平均値を負荷電流とみなすことができ、当該平均値と各並列回路に設置した電流センサ２４により測定される電流との差分から、各並列回路に流れる循環電流を求めることができる。

一方、出力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷを開放した無負荷運転時においては、負荷電流が流れないため、各電流センサでは循環電流のみが測定されることになる。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、並列回路数が４の場合にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各並列回路に流れる循環電流を、「回転子の偏心」の有無それぞれについて、数値解析によって求めた結果を示すグラフである。グラフの横軸は交流周波数の１周期を３６０度とした電気角を、縦軸は偏心無し時の循環電流の波高値を１としたｐ．ｕ．(per unit)値で循環電流を表している。

各グラフにおいて、符号３ｎ，４ｎはそれぞれ偏心無しのときに並列回路Ｃ３，Ｃ４に流れる循環電流の波形を示す。偏心無しのときに並列回路Ｃ１，Ｃ２に流れる循環電流の波形は、符号３ｎ，４ｎに示す波形と同様となるが、これらも図示すると煩雑になるため、ここではその図示を省略している。一方、符号１ｅ，２ｅ，３ｅ，４ｅはそれぞれ偏心有りのときに並列回路Ｃ１～Ｃ４に流れる循環電流の波形を示す。

例えば回転子２に偏心が生じると、図３に示されるように、各相の各並列回路の循環電流の波形が変化して波高値が大きくなり、相間においても循環電流の波形や波高値に差が生じていることがわかる。この相間で生じる波形の差は、固定子１における相帯の分布と、偏心の方向・大きさとの関係によって変わる。逆に言えば、相間における循環電流の波形の差から、偏心の方向・大きさを示す情報を得ることができるといえる。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、並列回路数が４の場合にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各並列回路に流れる循環電流を、「界磁巻線の層間短絡」の有無それぞれについて、数値解析によって求めた結果を示すグラフである。ここでは、回転子２側の界磁巻線１５の１極分が層間短絡を起こす場合を想定している。図４のグラフの表記の仕方は、図３のグラフと同様である。

各グラフにおいて、符号３ｎ，４ｎはそれぞれ層間短絡無しのときに並列回路Ｃ３，Ｃ４に流れる循環電流の波形を示す。層間短絡無しのときに並列回路Ｃ１，Ｃ２に流れる循環電流の波形は、符号３ｎ，４ｎに示す波形と同様となるが、これらも図示すると煩雑になるため、ここではその図示を省略している。一方、符号１ｓ，２ｓ，３ｓ，４ｓはそれぞれ層間短絡有りのときに並列回路Ｃ１～Ｃ４に流れる循環電流の波形を示す。

また、例えば回転子２側の界磁巻線１５に層間短絡が生じると、図４に示すように、循環電流の波高値が大きくなり、波長も大きくなる。この例では、図３の場合とは違い、相間で生じる循環電流の波高値の差は顕著ではない。これは、層間短絡によって、回転子２側の界磁起磁力に不平衡は生じるものの、回転子２側が一周する間に、各相帯が受ける界磁起磁力は同様であるため、各相を鎖交する界磁起磁力による起電力は同じになるためである。界磁巻線１５の層間短絡の場合は、循環電流は図３で示した偏心の場合とは異なる波形を示す。よって、循環電流の波形を分析することで、回転子２の偏心と界磁巻線１５の層間短絡とを識別することができる。

また、回転子２の異常事象の一つとして、回転子２の磁極の一部が、経年的な支持機能の劣化や遠心力、磁気吸引力によって、径方向にずれる「磁極のずれ」が生じる場合がある。磁極の一部が径方向に固定子１側に近づいた場合は、固定子１側の受ける界磁起磁力による鎖交磁束量は増加し、前述の界磁巻線１５の層間短絡で特定の磁極の界磁起磁力による鎖交磁束量が減少するのとは、逆の事象になる。この場合、各相が同様の鎖交磁束を受ける点では同じであるが、鎖交磁束量の変化が異なるため、図４に示した循環電流の波形とは異なる波形を示す。

したがって、循環電流の波形を分析することで、界磁起磁力の不平衡に関連する回転電機の各種の異常事象を識別することができる。

図５は、第１の実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

図５に示される異常検知装置は、前述した複数の電流センサ（測定手段）２４、即ち、Ｕ相の並列回路Ｃ１～Ｃ４に配置される電流センサＵ１～Ｕ４、Ｖ相の並列回路Ｃ１～Ｃ４に配置される電流センサＶ１～Ｖ４、Ｗ相の並列回路Ｃ１～Ｃ４に配置される電流センサＷ１～Ｗ４を含むほか、比較・分析回路（分析手段）３１、判定部（判定手段）３２、および表示器（表示手段）３３を含む。複数の電流センサで測定される電流は、それぞれケーブルを通じて電気信号として比較・分析回路３１へ供給されるように構成されている。

比較・分析回路３１は、複数の電流センサ２４により測定される電流を用いて、相毎に界磁起磁力の不平衡により各並列回路に流れる循環電流を検知し、当該循環電流の経時変化を示す波形の分析などを行うものであり、分析結果として当該波形の特徴を示すデータ（例えば、周波数、振幅、位相、波高値などの物理量の組み合わせ）などを生成する。生成された循環電流の波形の特徴を示すデータは、特定の異常事象の有無の判定に使用される。

この比較・分析回路３１は、検知した循環電流の波形の特徴を示すデータを生成する回路を備えるほか、検知した循環電流の波形の特徴を示すデータと予め通常運転時において通常時データとして記憶媒体に保存しておいた循環電流の波形の特徴を示すデータとを比較して、その差分を示す差分データを生成する回路や、相間で循環電流の波形の特徴を示すデータどうしを比較してその差分を示す差分データを生成する回路、並列回路間で循環電流の波形の特徴を示すデータどうしを比較してその差分を示す差分データを生成する回路などを備えている。これら各種の差分データもそれぞれ必要に応じて特定の異常事象の有無の判定に使用されてもよい。

判定部３２は、比較・分析回路３１の分析結果に示される各種のデータに基づき、回転電機における特定の異常事象の有無を判定するものであり、例えば比較・分析回路３１により生成された循環電流の波形の特徴を示すデータを用いて、回転電機における特定の異常事象の有無を判定する機能を備えている。特定の異常事象とは、例えば、回転子の偏心、界磁巻線の層間短絡、回転子磁極のずれ、固定子または回転子の振動、回転子または固定子の真円度のずれ、などを指す。

この判定部３２は、例えば、比較・分析回路３１により生成された循環電流の波形の特徴を示すデータ、相間での循環電流の波形の特徴の差分を示すデータ、並列回路間での循環電流の波形の特徴の差分を示すデータ、などを用いて、特定の異常事象の有無や異常事象の種別を判定する。これらのデータは、例えば、予め用意しておいた対応する基準データ（特定の異常事象が発生したときの特徴を示すデータ）とそれぞれ比較され、双方の類似度または乖離度から判定されるようにしてもよい。また、それぞれの類似度もしくは乖離度に対し、データごとに必要な重み付けをした上で加算等をして算出した合計値が閾値を超えているか否かに応じて、特定の異常事象が発生しているか否かが判定されるようにしてもよい。また、このような判定は、異常事象の種別ごとに行われてもよい。

表示器３３は、判定部３２により判定された特定の異常事象の有無や異常事象の種別を表示するものである。

なお、比較・分析回路３１や判定部３２は、ハードウェアとして構成してもよいが、代わりに、例えばコンピュータのプロセッサが実行するプログラム（ソフトアウェア）の機能として構成してもよい。また、判定部３２においては、予め定められた判定法の他に、機械学習によって、回転電機における特定の異常事象の有無を学習し、判定の精度を高めるようにしてもよい。その場合、判定部３２は、特定の異常事象の有無を学習する機械学習によって構築しておいた数値モデルを用いて、特定の異常事象の有無を判定するように構成されてもよい。

次に、図６のフローチャートを参照して、図５に示される異常検知装置による動作の一例を説明する。

回転電機の運転中は、複数の電流センサ２４、即ち、複数の電流センサＵ１～Ｕ４、Ｖ１～Ｖ４、Ｗ１～Ｗ４により各並列回路に流れる電流が測定され、それらが電気信号として比較・分析回路３１に供給される。

比較・分析回路３１は、各電流センサからそれぞれ供給されてくる信号を入力し、相毎に、各並列回路に流れる循環電流を検知して、当該循環電流の波形を取得する（Ｓ１１）。さらに比較・分析回路３１は、当該循環電流の波形の分析を行い（Ｓ１２）、各相、各並列回路の循環電流の特徴を表すデータ（例えば、周波数、振幅、位相などを示すデータ）を求めて出力する（Ｓ１３）。当該データは、通常運転時においては通常時データとして記憶媒体に保存される（Ｓ１４）。

そして、比較・分析回路３１は、ステップＳ１３で出力したデータについて、予め通常運転時において通常時データとして記憶媒体に保存しておいた該当するデータとの比較を行ってその差分を示す差分データを生成し（Ｓ１５）、また、各相・各並列回路のそれぞれのデータ間の比較（データ間比較）（Ｓ１６）を行ってその差分を示す差分データを生成し、それらの差分データを含む分析結果を出力する。

判定部３２は、比較・分析回路３１から出力される分析結果に示される個々のデータと予め用意された対応する基準データとに基づき、ｎ種類の各種の異常事象の有無を判定する（Ｓ１７～Ｓ１９）。

異常事象１として、例えば「回転子の偏心」が発生している可能性があるか否かが判定される（Ｓ１７）。この判定は、分析結果に示される個々のデータと「回転子の偏心」に対応する基準データとの比較結果に基づいて行われるようにしてもよい。「回転子の偏心」が発生している可能性があると判定された場合は、その旨を示す異常表示が表示器３３において行われる（Ｓ１７ａ）。

また、異常事象２として、例えば「界磁巻線の層間短絡」が発生している可能性があるか否かが判定される（Ｓ１８）。この判定は、分析結果に示される個々のデータと「界磁巻線の層間短絡」に対応する基準データとの比較結果に基づいて行われるようにしてもよい。「界磁巻線の層間短絡」が発生している可能性があると判定された場合は、その旨を示す異常表示が表示器３３において行われる（Ｓ１８ａ）。

最後に、異常事象ｎとして、例えば「磁極のずれ」が発生している可能性があるか否かが判定される（Ｓ１９）。この判定は、分析結果に示される個々のデータと「磁極のずれ」に対応する基準データとの比較結果に基づいて行われるようにしてもよい。「磁極のずれ」が発生している可能性があると判定された場合は、その旨を示す異常表示が表示器３３において行われる（Ｓ１９ａ）。

異常事象１～ｎのいずれも発生している可能性がなければ、回転電機は正常な状態にあるものとみなされ、その旨を示す正常表示が表示器３３において行われる（Ｓ１９ｂ）。

第１の実施形態によれば、１種類のセンサ（電流センサ）を各並列回路に設けることで、回転電機における各種の異常事象を検知することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述した図２０～図２４、図１～図６も適宜参照する。また、本実施形態では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図７は、第２の実施形態に係る回転電機の異常検知装置を適用した場合の電機子巻線６の１相分を示す展開模式図である。ここでは、前述した図１と共通する要素に同一の符号を付している。

前述した第１の実施形態と異なる点は、相毎に、電流センサ２４が、１つの並列回路を除く残りの並列回路にそれぞれ設けられることである。図７の例では、並列回路Ｃ１～Ｃ３のそれぞれに、電流センサ２４が取り付けられる（Ｕ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ３のそれぞれに電流センサＵ１～Ｕ３が取り付けられる）。

図８は、本実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図である。

図８に示されるように、各相の３つの並列回路に、電流センサ２４が配置される。具体的には、Ｕ相の並列回路Ｃ１～Ｃ３にそれぞれ電流センサＵ１～Ｕ３が、Ｖ相の並列回路Ｃ１～Ｃ３にそれぞれ電流センサＶ１～Ｖ３が、Ｗ相の並列回路Ｃ１～Ｃ３にそれぞれ電流センサＷ１～Ｗ３が配置される。

第１の実施形態でも説明したように、各並列回路の負荷電流は、回転電機の運転状態を監視するために所定の測定手段（図示せず）により測定されている。そのため、当該測定される負荷電流と３つの並列回路に設置した電流センサ２４により測定される電流との差分から、３つの並列回路に流れる循環電流を求めることができる。また、各並列回路を流れる循環電流の総和は零となることから、並列回路数をＮとした場合、各相でＮ－１個の並列回路のそれぞれの循環電流を電流センサ２４で検知すれば、残りの１個の並列回路の循環電流が判るので、Ｎ個の並列回路のそれぞれの循環電流が判る。

図９は、第２の実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

図９に示される異常検知装置は、前述した図５に示される構成要素に加え、差分回路３４をさらに含む。複数の電流センサ２４は、電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３により構成される。各電流センサで測定される電流は、それぞれケーブルを通じて電気信号として比較・分析回路３１へ供給されるとともに、差分回路３４に供給されるように構成されている。

比較・分析回路３１および差分回路３４は、各電流センサにより測定される電流を入力して、相毎に並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に流れる循環電流を検知する。

差分回路３４は、検知した並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の循環電流の総和と零との差分をとることにより、残りの並列回路Ｃ４の循環電流を算出する。算出された並列回路Ｃ４の循環電流は、比較・分析回路３１へ供給される。

比較・分析回路３１は、差分回路３４により算出された並列回路Ｃ４の循環電流、および、自身が検知した並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の循環電流を用いて、これら循環電流の分析を行い、その分析結果を出力する。

次に、図１０のフローチャートを参照して、図９に示される異常検知装置による動作の第１の例を説明する。

図１０中のステップＳ２１、Ｓ２４～Ｓ３１は、前述した図６中のステップＳ１１～Ｓ１９に相当する。前述した図６のフローチャートと異なる点は、ステップＳ２２～Ｓ２３が加えられていることと、ステップＳ２１及びＳ２４での処理内容が異なることなどである。

回転電機の運転中は、複数の電流センサ２４、即ち、複数の電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３により並列回路Ｃ１～Ｃ３に流れる電流が測定され、それらが電気信号として比較・分析回路３１および差分回路３４に供給される。

比較・分析回路３１および差分回路３４は、電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３からそれぞれ供給されてくる信号を入力し、相毎に、並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に流れる循環電流を検知して、当該循環電流の波形を得る（Ｓ２１）。

差分回路３４は、検知した並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の循環電流の総和と零との差分をとることにより、残りの並列回路Ｃ４の循環電流を算出する（Ｓ２２）。算出された並列回路Ｃ４の循環電流は、比較・分析回路３１へ供給される。比較・分析回路３１は、差分回路３４から供給された並列回路Ｃ４の循環電流からその信号波形を得る（Ｓ２３）。

比較・分析回路３１は、差分回路３４により算出された並列回路Ｃ４の循環電流、および、自身が検知した並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の循環電流を用いて、これら循環電流の分析を行う（Ｓ２４）。

以降の処理の流れは、前述した図６中のステップＳ１３～Ｓ１９と同様となる。

次に、図１１のフローチャートを参照して、図９に示される異常検知装置による動作の第２の例を説明する。

図１１中のステップＳ４１～Ｓ４３、Ｓ４６～Ｓ５２は、前述した図６中のステップＳ１１～Ｓ１９に相当する。前述した図６のフローチャートと異なる点は、ステップＳ４４２～Ｓ４５が加えられていることと、ステップＳ４１～Ｓ４３での処理内容が異なることなどである。

回転電機の運転中は、複数の電流センサ２４、即ち、複数の電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３により並列回路Ｃ１～Ｃ３に流れる電流が測定され、それらが電気信号として比較・分析回路３１に供給される。

比較・分析回路３１は、電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３からそれぞれ供給されてくる信号を入力し、相毎に、並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に流れる循環電流を検知して、当該循環電流の波形を得る（Ｓ４１）。

さらに比較・分析回路３１は、当該循環電流の波形の分析を行い（Ｓ４２）、電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３が設置されている並列回路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に流れる循環電流の特徴を表すデータ（例えば、周波数、振幅、位相などを示すデータ）を求めて出力する（Ｓ４３）。また、比較・分析回路３１は、当該データから残りの並列回路Ｃ４の循環電流の演算を差分回路３４に依頼する。これにより、差分回路３４は、当該データから、電流センサＵ４、Ｖ４、Ｗ４が設置されている並列回路Ｃ４に流れる循環電流の特徴を表すデータ（例えば、周波数、振幅、位相などを示すデータ）を求めて出力する（Ｓ４５）。

第２の実施形態によれば、より少ない電流センサによって、回転電機における各種の異常事象を検知することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述した図２０～図２４、図１～図１１も適宜参照する。また、本実施形態では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図１２は、第３の実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図である。ここでは、前述した図２と共通する要素に同一の符号を付している。

前述した第１の実施形態と異なる点は、相毎に、電流センサ２４が、少なくとも２つの並列回路を除く残りの並列回路にそれぞれ設けられることである。図１２の例では、Ｕ相においては、並列回路Ｃ１、Ｃ４にそれぞれ電流センサＵ１、Ｕ４が取り付けられ、Ｖ相においては、並列回路Ｃ１、Ｃ３にそれぞれ電流センサＶ１、Ｖ３が取り付けられ、Ｗ相においては、並列回路Ｃ１、Ｃ４にそれぞれ電流センサＷ１、Ｗ４が取り付けられている。但し、相毎に電流センサ２４が配置される並列回路の組み合わせは、この例に限定されるものではなく、適宜、変更して実施してもよい。

図１３は、第３の実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

図１３に示される異常検知装置は、前述した図５に示される構成要素に加え、循環電流計算部４０、機器情報記憶部４１、運転条件記憶部４２、予測値記憶部４３をさらに含む。複数の電流センサ２４は、電流センサＵ１、Ｕ４、Ｖ１、Ｖ３、Ｗ１、Ｗ４より構成される。各電流センサで測定される電流は、それぞれケーブルを通じて電気信号として比較・分析回路３１へ供給されるように構成されている。

循環電流計算部４０は、機器情報記憶部４１に予め記憶された機器情報と、運転条件記憶部４２に予め記憶された運転条件とに基づき、通常運転時に各並列回路に流れる循環電流（予測値）を数値解析により推定するものである。機器情報とは、例えば、電機子部１や界磁部２の形状や寸法、電機子巻線６の巻線ピッチ、並列回路数、インピーダンス値、電機子鉄心や回転子鉄心の磁気特性、などを指す。運転条件とは、回転電機の出力、力率、電機子電流、電機子巻線の端子電圧、界磁電流、回転子の回転数、巻線温度、などを指す。

比較・分析回路３１は、各電流センサにより測定される電流を入力して、Ｕ相の並列回路Ｃ１、Ｃ４に流れる循環電流、Ｖ相の並列回路Ｃ１、Ｃ３に流れる循環電流、Ｗ相の並列回路Ｃ１、Ｃ４に流れる循環電流を検知する。また、比較・分析回路３１は、自身が検知した循環電流と循環電流計算部４０により推定される対応する循環電流（予測値）とを比較してその差分を示す差分データを生成する回路を含む。

この差分データは、予測値記憶部４３に記憶される。当該差分データは、比較・分析回路３１が検知した循環電流の実測値と循環電流計算部４０により推定された循環電流の予測値との類似度または乖離度を表すものであるため、特定の異常事象の有無判定に有効に使用できる。

判定部３２は、比較・分析回路３１により生成されたデータと予め用意された対応する基準データとに基づき、特定の異常事象の有無を判定する。

次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３に示される異常検知装置による動作の例を説明する。

図１４中のステップＳ６１～Ｓ６３、Ｓ６８～Ｓ７０は、前述した図６中のステップＳ１１～Ｓ１３、Ｓ１７～Ｓ１９に相当する。前述した図６のフローチャートと異なる点は、ステップＳ１４～Ｓ１６がなく、ステップＳ６４～Ｓ６７が加えられていることと、ステップＳ６１～６３での処理内容が異なることなどである。

回転電機の運転中は、複数の電流センサ２４、即ち、複数の電流センサＵ１、Ｕ４、Ｖ１、Ｖ３、Ｗ１、Ｗ４により該当する並列回路に流れる電流が測定され、それらが電気信号として比較・分析回路３１に供給される。

比較・分析回路３１は、電流センサＵ１、Ｕ４、Ｖ１、Ｖ３、Ｗ１、Ｗ４からそれぞれ供給されてくる信号を入力し、相毎に、該当する並列回路に流れる循環電流を検知して、当該循環電流の波形を得る（Ｓ６１）。

さらに比較・分析回路３１は、当該循環電流の波形の分析を行い（Ｓ６２）、相毎、並列回路毎の循環電流の特徴を表すデータ（例えば、周波数、振幅、位相などを示すデータ）を求めて出力する（Ｓ６３）。

一方、循環電流計算部４０は、機器情報記憶部４１から機器情報を取得し（Ｓ６４）、運転条件記憶部４２から運転条件を取得し（Ｓ６５）、これらの情報を用いて、通常運転時に各並列回路に流れる循環電流を数値解析により計算し（Ｓ６６）、計算された循環電流の計算値（予測値）を出力する（Ｓ６７）。これにより、比較・分析回路３１は、自身が検知した循環電流と循環電流計算部４０により推定される対応する循環電流（予測値）とを比較してその差分を示す差分データを生成する。

比較・分析回路３１は、ステップＳ６３で生成したデータとステップＳ６７で生成したデータを含む分析結果を出力する。

判定部３２は、比較・分析回路３１により生成されたデータと予め用意された対応する基準データとを用いて、各種の異常事象の有無の判定を行う（Ｓ６８～Ｓ７０）。

第３の実施形態によれば、より一層少ない電流センサによって、回転電機における各種の異常事象を検知することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述した図２０～図２４、図１～図１４も適宜参照する。また、本実施形態では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図１５は、第４の実施形態に係る回転電機の異常検知装置を適用した場合の電機子巻線６の１相分を示す展開模式図である。ここでは、前述した図１と共通する要素に同一の符号を付している。

前述した第１の実施形態と異なる点は、相毎に、電流センサ２４が、巻線口出し部１７において各並列回路の端部どうしを接続する線に設けられることである。図１５の例では、Ｕ相において、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する線に電流センサＵ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する線に電流センサＵ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する線に電流センサＵ３－４が取り付けられている。

図１６は、本実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図である。

図１６に示されるように、相毎に、巻線口出し部１７において各並列回路の端部どうしを接続する線に、電流センサ２４が配置される。具体的には、前述したようにＵ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する線に電流センサＵ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する線に電流センサＵ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する線に電流センサＵ３－４が取り付けられる。同様に、Ｖ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する線に電流センサＶ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する線に電流センサＶ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する線に電流センサＶ３－４が取り付けられる。同様に、Ｗ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する線に電流センサＷ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する線に電流センサＷ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する線に電流センサＷ３－４が取り付けられる。

これらの電流センサの信号と、負荷電流とから、前述した第２の実施形態と同様に各並列回路の循環電流を検出することが可能になる。並列回路数をＮとした場合、各相でＮ－１個の並列回路の循環電流を検知すれば、Ｎ個の並列回路の循環電流が判る。例えば、前述した第２の実施形態の場合と同様に図９に示される差分回路３４を含む回路構成を採用することで、電流センサが取り付けられていない部分の循環電流を求めることができる。

第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、より少ない電流センサによって、回転電機における各種の異常事象を検知することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述した図２０～図２４、図１～図１６も適宜参照する。また、本実施形態では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図１７は、第５の実施形態の回転電機の異常検知装置における電流センサの配置を３相分示す模式図である。

図１７に示されるように、相毎に、各並列回路の等電位部分どうしを短絡する等電位短絡線２３に、電流センサ２４が配置される。具体的には、Ｕ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する等電位短絡線２３に電流センサＵ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する等電位短絡線２３に電流センサＵ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する等電位短絡線２３に電流センサＵ３－４が取り付けられる。同様に、Ｖ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する等電位短絡線２３に電流センサＶ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する等電位短絡線２３に電流センサＶ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する等電位短絡線２３に電流センサＶ３－４が取り付けられる。同様に、Ｗ相においては、並列回路Ｃ１～Ｃ２を接続する等電位短絡線２３に電流センサＷ１－２が取り付けられ、並列回路Ｃ２～Ｃ３を接続する等電位短絡線２３に電流センサＷ２－３が取り付けられ、並列回路Ｃ３～Ｃ４を接続する等電位短絡線２３に電流センサＷ３－４が取り付けられる。

界磁起磁力の不平衡が生じた場合には、等電位短絡線２３に循環電流が流れることから、等電位短絡線２３に取り付けられている電流センサの信号と、負荷電流とから、前述した第２の実施形態と同様に各並列回路の循環電流を検出することが可能になる。

また、並列回路数をＮとした場合、各相でＮ－１個の並列回路の間で流れる循環電流を検知すれば、Ｎ個の並列回路の間で流れる循環電流が判る。例えば前述した第２の実施形態の場合と同様に図９に示される差分回路３４を含む回路構成を採用することで、電流センサが取り付けられていない部分の循環電流を求めることができる。

第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、より少ない電流センサによって、回転電機における各種の異常事象を検知することができる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、前述した図２０～図２４、図１～図１７も適宜参照する。また、本実施形態では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

図１８は、第６の実施形態に係る回転電機の異常検知装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

図１８に示される異常検知装置は、前述した図５に示される構成要素に加え、センサ（Ａ）２５をさらに含む。

センサ（Ａ）２５は、回転電機における界磁起磁力の不平衡により変化する物理量を測定する測定手段である。このセンサ（Ａ）２５は、回転電機における所定の位置の振動、変位、温度、磁束を測定する振動センサ、変位センサ、温度センサ、磁束センサのいずれかに相当する。

比較・分析回路３１は、センサ（Ａ）２５により測定される物理量に対する分析をさらに行う。この比較・分析回路３１は、前述した複数の電流センサ２４により測定される電流のみならず、センサ（Ａ）２５により測定される物理量も、波形分析の対象とし、これを分析して特定の異常事象の有無を判定に使用するデータを生成する。

前述した第１～第５の実施形態は、界磁起磁力の不平衡によって並列回路に鎖交する磁束が異なることを利用して、当該並列回路に流れる循環電流から、回転電機の異常事象を検知するものであったが、循環電流からの異常事象の識別が難しい場合もある。例えば、固定子１の真円度のずれが生じると、固定子１の一部が回転子２に近づく、あるいは遠ざかるため、特定の並列回路に鎖交する界磁起磁力が変化するが、回転子２の偏心によっても、固定子１と回転子２の位置関係の変化が生じ、特定の並列回路に鎖交する界磁起磁力が変化し、発生する循環電流からの異常事象の識別が難しい場合がある。

そのような場合に、例えば回転子２に変位センサを備え、そのセンサ信号も併せて分析・判定を行うことで、異常事象が回転子２側、固定子１側のいずれに生じているのか、界磁起磁力に係わる異常事象が発生しているか否か等を確認でき、より詳細に異常事象を識別することができる。

また、固定子コイルあるいは固定子鉄心に振動センサを備え、そのセンサ信号も併せて分析を行うことで、界磁起磁力の変化と固定子コイルあるいは固定子鉄心の振動が同時に生じているか、固定子コイルや固定子鉄心の振動周波数と循環電流の周波数の相違を識別することができるため、固定子コイルあるいは固定子鉄心の振動によって鉄心が真円度を失うほど変形して界磁起磁力に変化が起きている場合、振動に寄与せず界磁起磁力を変化させる事象が起きているのか否かなどを確認でき、より詳細に異常事象を識別することができる。

また、固定子１あるいは回転子２に温度センサを備え、そのセンサ信号も併せて分析を行うことで、界磁起磁力の変化と、熱変形、回転子熱伸び、固定子鉄心熱変形などが同時に生じているのか否かなどを確認できるため、より詳細に異常事象を識別することができる。

また、特定の並列回路に鎖交する界磁起磁力の変化が、界磁巻線１５の層間短絡によるものである場合は、ギャップ部に磁束センサを備えておけば、並列回路の循環電流の変化とともに、磁束センサの信号にも変化が生じるので、より詳細に異常事象を識別することができる。この場合も、循環電流の波形の分析結果を用いることで、磁束センサについては、プローブ部や信号分析部に高精度のものを用いずとも、例えば、変化の有無を識別する程度のものであっても、有効であるので、簡易なものとすることができる。

次に、図１９のフローチャートを参照して、図１８に示される異常検知装置による動作の例を説明する。

図１９中のステップＳ７１～Ｓ７６、Ｓ８１～Ｓ８３は、前述した図６中のステップＳ１１～Ｓ１９に相当する。前述した図６のフローチャートと異なる点は、ステップＳ７７～Ｓ８０が加えられていることである。

回転電機の運転中は、複数の電流センサ２４、即ち、複数の電流センサＵ１～Ｕ３、Ｖ１～Ｖ３、Ｗ１～Ｗ３により並列回路Ｃ１～Ｃ３に流れる電流が測定され、それらが電気信号として比較・分析回路３１に供給されるとともに、センサ（Ａ）２５により回転電機における所定の位置の振動、変位、温度、あるいは磁束などの物理量が測定され、それが電気信号として比較・分析回路３１に供給される。

比較・分析回路３１は、センサ（Ａ）２５から供給されてくる信号を入力し、その信号の波形を取得する（Ｓ７７）。さらに比較・分析回路３１は、当該信号の波形の分析を行い（Ｓ７８）、その信号の特徴を表すデータ（例えば、周波数、振幅、位相などを示すデータ）を求めて出力する（Ｓ７９）。

そして、比較・分析回路３１は、ステップＳ７９で出力したデータについて、予め通常運転時において通常時データとして記憶媒体に保存しておいた信号の波形の特徴を示すデータとの比較を行ってその差分を示す差分データを生成する（Ｓ８０）。

比較・分析回路３１は、ステップＳ７５，Ｓ７６で生成したデータとステップＳ８０で生成したデータを含む分析結果を出力する。

第６の実施形態によれば、設置するセンサの種類を少なく抑えながら、より的確に回転電機における各種の異常事象を検知することができる。

以上詳述したように、各実施形態によれば、少ない種類のセンサで回転電機における異常事象を検知することが可能になる。

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。

１…電機子部（固定子）、２…界磁部（回転子）、３…シャフト、４…ギャップ、５…電機子鉄心、６…電機子巻線、８…上コイル片、９…下コイル片、１０…接続側コイルエンド、１１…反接続側コイルエンド、１２…ジャンパ線、１３…相帯、１４…相帯群、１５…界磁巻線、１６，１７…巻線口出し部、２１…回転電機の中心点、２２…回転子の中心軸、２３…等電位短絡線、２４…電流センサ、２５…センサ、３１…比較・分析回路、３２…判定部、３３…表示器、３４…差分回路、４０…循環電流計算部、４１…機器情報記憶部、４２…運転条件記憶部、４３…予測値記憶部、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２，Ｃ４…並列回路。

Claims (18)

1. 複数相で偶数極を有し各相に複数の並列回路を備える電機子巻線と、前記電機子巻線に起磁力を与える界磁巻線と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちの一方を有する回転子と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちのもう一方を有する固定子と、を備えた回転電機に適用される回転電機の異常検知装置であって、
   前記複数の並列回路の少なくとも一部に流れる電流を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定される電流を用いて、界磁起磁力の不平衡により各並列回路に流れる循環電流を検知し、当該循環電流に対する分析を行う分析手段と、
   前記分析手段の分析結果に基づき、前記回転電機における特定の異常事象の有無を判定する判定手段と
   を具備する、回転電機の異常検知装置。
2. 請求項１に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記測定手段は、相毎に設けられる、
   回転電機の異常検知装置。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記測定手段は、前記複数の並列回路にそれぞれ設けられる電流センサを含む、
   回転電機の異常検知装置。
4. 請求項１又は２に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記測定手段は、１つの並列回路を除く残りの並列回路にそれぞれ設けられる電流センサを含む、
   回転電機の異常検知装置。
5. 請求項１又は２に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記測定手段は、少なくとも２つの並列回路を除く残りの並列回路にそれぞれ設けられる電流センサを含む、
   回転電機の異常検知装置。
6. 請求項１又は２に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記測定手段は、巻線口出し部において各並列回路の端部どうしを接続する線に設けられる電流センサを含む、
   回転電機の異常検知装置。
7. 請求項１又は２に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記測定手段は、各並列回路の等電位部分どうしを短絡する等電位短絡線に設けられる電流センサを含む、
   回転電機の異常検知装置。
8. 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装置において、
   前記分析手段は、前記循環電流の経時変化を示す波形を分析してその波形の特徴を示すデータを生成する、
   回転電機の異常検知装置。
9. 請求項８に記載の回転電機の異常検知装置において、
   前記判定手段は、前記分析手段により生成された前記循環電流の波形の特徴を示すデータを用いて、前記特定の異常事象の有無を判定する、
   回転電機の異常検知装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記分析手段は、相間で前記循環電流の波形の特徴を示すデータどうしを比較してその差分を示すデータを生成する手段を含む、
    回転電機の異常検知装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記分析手段は、並列回路間で前記循環電流の波形の特徴を示すデータどうしを比較してその差分を示すデータを生成する手段を含む、
    回転電機の異常検知装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記回転電機の機器情報と運転条件とに基づき、通常運転時に各並列回路に流れる循環電流を数値解析により推定する循環電流計算手段をさらに具備し、
    前記分析手段は、前記検知した循環電流と前記循環電流計算手段により推定される対応する循環電流とを比較してその差分を示すデータを生成する手段を含む、
    回転電機の異常検知装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記判定手段により判定された前記特定の異常事象の有無を表示する表示手段をさらに具備する、
    回転電機の異常検知装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記特定の異常事象は、回転子の偏心、界磁巻線の層間短絡、回転子磁極のずれ、固定子または回転子の振動、回転子または固定子の真円度のずれ、のいずれかを含む、
    回転電機の異常検知装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記回転電機における界磁起磁力の不平衡により変化する物理量を測定する別の測定手段をさらに具備し、
    前記分析手段は、前記別の測定手段により測定される物理量に対する分析をさらに行う、
    回転電機の異常検知装置。
16. 請求項１５に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記別の測定手段は、前記回転電機における所定の位置の振動、変位、温度、磁束を測定する振動センサ、変位センサ、温度センサ、磁束センサのいずれかを含む、
    回転電機の異常検知装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の回転電機の異常検知装置において、
    前記判定手段は、前記特定の異常事象の有無を学習する機械学習によって構築しておいた数値モデルを用いて、前記特定の異常事象の有無を判定する、
    回転電機の異常検知装置。
18. 複数相で偶数極を有し各相に複数の並列回路を備える電機子巻線と、前記電機子巻線に起磁力を与える界磁巻線と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちの一方を有する回転子と、前記電機子巻線と前記界磁巻線のうちのもう一方を有する固定子と、を備えた回転電機に適用される回転電機の異常検知方法であって、
    測定手段により、前記複数の並列回路の少なくとも一部に流れる電流を測定することと、
    分析手段により、前記測定手段により測定される電流を用いて、界磁起磁力の不平衡により各並列回路に流れる循環電流を検知し、当該循環電流に対する分析を行うことと、
    判定手段により、前記分析手段の分析結果に基づき、前記回転電機における特定の異常事象の有無を判定することと
    を含む、回転電機の異常検知方法。

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