(57)【要約】【課題】異常発生時に異常箇所を迅速かつ適切に報知することができる磁気ギヤ式発電装置の監視システムおよび監視方法を提供する。【解決手段】実施の形態による磁気ギヤ式発電装置の監視システム２０は、発電側ロータ４の各々の回転数を計測する複数の発電側計測部２２と、複数の発電側計測部２２により計測された発電側ロータ４の回転数に基づいて、発電側ロータ４の各々の回転数異常の有無を判断する発電側異常判断部３２と、を備えている。発電側異常判断部３２により判断された発電側ロータ４の各々の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所特定部３３により、異常箇所が特定される。異常箇所特定部３３により特定された異常箇所は、異常報知部３４により報知される。異常箇所特定部３３は、発電側異常判断部３２により互いに隣接する複数の発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断された場合、駆動側ロータ３を異常箇所として特定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合され、当該駆動側ロータの回転方向に沿って配列された複数の発電側ロータと、前記発電側ロータの各々に連結された複数の発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する磁気ギヤ式発電装置の監視システムにおいて、
前記発電側ロータの各々の回転数を計測する複数の発電側計測部と、
複数の前記発電側計測部により計測された前記発電側ロータの回転数に基づいて、前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無を判断する発電側異常判断部と、
前記発電側異常判断部により判断された前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所を特定する異常箇所特定部と、
前記異常箇所特定部により特定された異常箇所を報知する異常報知部と、を備え、
前記異常箇所特定部は、前記発電側異常判断部により互いに隣接する複数の前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、前記駆動側ロータを異常箇所として特定することを特徴とする磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項２】
前記異常箇所特定部は、前記発電側異常判断部により互いに隣接する複数の前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、当該複数の発電側ロータを異常箇所として特定しないことを特徴とする請求項１に記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項３】
前記異常箇所特定部は、前記発電側異常判断部により互いに隣接しない複数の前記発電側ロータ、または、単一の前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、所定時間経過後に異常箇所を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項４】
前記異常報知部は、まず、前記異常箇所特定部により前記駆動側ロータが異常箇所として特定されているか否かに基づいて、前記駆動側ロータを異常箇所として報知するか否かを判断し、その後、前記異常箇所特定部により前記発電側ロータが異常箇所として特定されているか否かに基づいて、前記発電側ロータを異常箇所として報知するか否かを判断するように構成され、前記異常箇所特定部により前記駆動側ロータが異常箇所として特定された場合、前記駆動側ロータを異常箇所として報知し、前記発電側ロータを異常箇所として報知するか否かの判断を省略することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項５】
前記発電側異常判断部は、可変自在な所定の周期で、前記発電側ロータの回転数異常の有無を判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項６】
前記駆動側ロータの回転数を計測する駆動側計測部と、
前記駆動側計測部により計測された前記駆動側ロータの回転数に基づいて、前記駆動側ロータの回転数異常の有無を判断する駆動側異常判断部と、を更に備え、
前記異常箇所特定部は、前記駆動側異常判断部により判断された前記駆動側ロータの回転数異常の有無と、前記発電側異常判断部により判断された前記発電側ロータの回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所を特定し、
前記異常箇所特定部は、前記駆動側異常判断部により前記駆動側ロータに回転数異常が有ると判断され、かつ、前記発電側異常判断部により前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、当該発電側ロータを異常箇所として特定することなく、前記駆動側ロータを異常箇所として特定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項７】
前記駆動側異常判断部は、可変自在な所定の周期で、前記駆動側ロータの回転数異常の有無を判断することを特徴とする請求項６に記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項８】
駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合された発電側ロータと、前記発電側ロータに連結された発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する磁気ギヤ式発電装置の監視システムにおいて、
前記駆動側ロータの回転数を計測する駆動側計測部と、
前記発電側ロータの回転数を計測する発電側計測部と、
前記駆動側計測部により計測された前記駆動側ロータの回転数に基づいて、前記駆動側ロータの回転数異常の有無を判断する駆動側異常判断部と、
前記発電側計測部により計測された前記発電側ロータの回転数に基づいて、前記発電側ロータの回転数異常の有無を判断する発電側異常判断部と、
前記駆動側異常判断部により判断された前記駆動側ロータの回転数異常の有無と、前記発電側異常判断部により判断された前記発電側ロータの回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所を特定する異常箇所特定部と、
前記異常箇所特定部により特定された異常箇所を報知する異常報知部と、を備え、
前記異常箇所特定部は、前記駆動側異常判断部により前記駆動側ロータに回転数異常が有ると判断され、かつ、前記発電側異常判断部により前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、当該発電側ロータを異常箇所として特定することなく、前記駆動側ロータを異常箇所として特定することを特徴とする磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項９】
前記異常報知部は、まず、前記異常箇所特定部により前記駆動側ロータが異常箇所として特定されているか否かに基づいて、前記駆動側ロータを異常箇所として報知するか否かを判断し、その後、前記異常箇所特定部により前記発電側ロータが異常箇所として特定されているか否かに基づいて、前記発電側ロータを異常箇所として報知するか否かを判断するように構成され、前記異常箇所特定部により前記駆動側ロータが異常箇所として特定された場合、前記駆動側ロータを異常箇所として報知し、前記発電側ロータを異常箇所として報知するか否かの判断を省略することを特徴とする請求項８に記載の磁気ギヤ式発電装置の監視システム。
【請求項１０】
駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合され、当該駆動側ロータの回転方向に沿って配列された複数の発電側ロータと、前記発電側ロータの各々に連結された複数の発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する磁気ギヤ式発電装置の監視方法において、
前記発電側ロータの各々の回転数を計測する工程と、
前記発電側ロータの各々の回転数に基づいて、前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無を判断する工程と、
前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所を特定する工程と、
特定された異常箇所を報知する工程と、を備え、
互いに隣接する複数の前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、異常箇所を特定する工程において、前記駆動側ロータが異常箇所として特定されることを特徴とする磁気ギヤ式発電装置の監視方法。
【請求項１１】
駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合された発電側ロータと、前記発電側ロータに連結された発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する磁気ギヤ式発電装置の監視方法において、
前記駆動側ロータの回転数を計測する工程と、
前記発電側ロータの回転数を計測する工程と、
前記駆動側ロータの回転数に基づいて、前記駆動側ロータの回転数異常の有無を判断する工程と、
前記発電側ロータの回転数に基づいて、前記発電側ロータの回転数異常の有無を判断する工程と、
前記駆動側ロータの回転数異常の有無と、前記発電側ロータの回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所を特定する工程と、
特定された異常箇所を報知する工程と、を備え、
前記駆動側ロータに回転数異常が有ると判断され、かつ、前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、異常箇所を特定する工程において、当該発電側ロータが異常箇所として特定されることなく、前記駆動側ロータが異常箇所として特定されることを特徴とする磁気ギヤ式発電装置の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、磁気ギヤ式発電装置の監視システムおよび監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、単一の駆動源に連結された駆動側ロータと、駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合された複数の発電側ロータと、発電側ロータの各々に連結された複数の発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで磁気ギヤとは、駆動側ロータに取り付けられた永久磁石と、発電側ロータに取り付けられた永久磁石とによって主に構成され、これらの永久磁石間で発生する磁気結合力によって回転駆動力を伝達するためのものである。このような磁気ギヤ式発電装置は、例えば風力発電設備に用いることができ、この場合、風力発電設備の翼等の駆動源によって駆動側ロータが回転駆動され、この駆動側ロータの回転駆動力が、磁気ギヤの磁気結合力によって各発電側ロータに伝達され、各発電側ロータがそれぞれ回転する。これにより、各発電機にて発電が行われる。
【０００３】
上述した磁気ギヤ式発電装置においては、通常、各発電機にて発電された電力の周波数などの電気的状態を計測しており、各発電機から得られる総出力と各発電機の寿命とを考慮して、発電機毎のバランスを調整している。また、各発電機の出力にばらつきが発生する等の異常が発生していないか否かが監視されている。各発電機の出力にばらつきが発生している場合、例えば、他の発電機よりも出力が低下した発電機が存在する場合には、当該発電機の負荷を調整し、各発電機の出力のばらつきの解消を図っている。このような調整によっても各発電機の出力のばらつきが解消されない場合や、各発電機の電気的状態から異常が検出された場合には、該当する発電機を停止して、残りの発電機で発電を継続させている。この場合、停止した発電機の異常を報知する警報が発せられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許第２４６３１０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような磁気ギヤ式発電装置の監視システムでは、発電側ロータに発生した異常は、発電側ロータを原因とする異常だけではなく、駆動側ロータを原因とする異常が含まれる場合がある。
【０００６】
このような場合として、例えば、駆動側ロータに取り付けられた永久磁石に何らかの欠陥が生じた場合が挙げられる。この場合、磁気ギヤによる磁気結合力が、駆動側ロータの回転駆動力よりも低下する。磁気結合力が低下すると、発電側ロータが駆動側ロータに対して滑る現象が発生し、駆動側ロータの回転駆動力を発電側ロータに十分に伝達することが困難になる。滑り現象が発生した場合には、当該発電側ロータに対応する発電機の出力が低下し、出力調整される。この発電機の出力調整によっても発電側ロータの滑りが解消されない場合には、当該発電側ロータに対応する発電機が、負荷側の電力供給回路から切り離され、当該発電側ロータ（発電機）に異常が発生した旨の警報が発せられる。
【０００７】
このように、駆動側ロータを原因とする異常が発生した場合であっても、発電側ロータの異常が報知され得る。この場合、監視員は、発電側ロータの確認を行う。すなわち、多数の不要な警報が発せられることにより、監視員は多数の不要な確認作業を強いられることになる。このため、異常箇所の確認に多くの時間が費やされる。また、駆動側ロータの異常と発電側ロータの異常とが同時に報知される場合でも同様の問題が存在し得る。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、異常発生時に異常箇所を迅速かつ適切に報知することができる磁気ギヤ式発電装置の監視システムおよび監視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】
【０００９】
実施の形態による磁気ギヤ式発電装置の監視システムは、駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合され、当該駆動側ロータの回転方向に沿って配列された複数の発電側ロータと、前記発電側ロータの各々に連結された複数の発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する。磁気ギヤ式発電装置の監視システムは、前記発電側ロータの各々の回転数を計測する複数の発電側計測部と、複数の前記発電側計測部により計測された前記発電側ロータの回転数に基づいて、前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無を判断する発電側異常判断部と、を備えている。前記発電側異常判断部により判断された前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所特定部により、異常箇所が特定される。前記異常箇所特定部により特定された異常箇所は、異常報知部により報知される。前記異常箇所特定部は、前記発電側異常判断部により互いに隣接する複数の前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、前記駆動側ロータを異常箇所として特定する。
【００１０】
また、実施の形態による磁気ギヤ式発電装置の監視システムは、駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合された発電側ロータと、前記発電側ロータに連結された発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する。磁気ギヤ式発電装置の監視システムは、前記駆動側ロータの回転数を計測する駆動側計測部と、前記発電側ロータの回転数を計測する発電側計測部と、前記駆動側計測部により計測された前記駆動側ロータの回転数に基づいて、前記駆動側ロータの回転数異常の有無を判断する駆動側異常判断部と、前記発電側計測部により計測された前記発電側ロータの回転数に基づいて、前記発電側ロータの回転数異常の有無を判断する発電側異常判断部と、を備えている。前記駆動側異常判断部により判断された前記駆動側ロータの回転数異常の有無と、前記発電側異常判断部により判断された前記発電側ロータの回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所特定部により、異常箇所が特定される。前記異常箇所特定部により特定された異常箇所は、異常報知部により報知される。前記異常箇所特定部は、前記駆動側異常判断部により前記駆動側ロータに回転数異常が有ると判断され、かつ、前記発電側異常判断部により前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、当該発電側ロータを異常箇所として特定することなく、前記駆動側ロータを異常箇所として特定する。
【００１１】
また、実施の形態による磁気ギヤ式発電装置の監視方法は、駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合され、当該駆動側ロータの回転方向に沿って配列された複数の発電側ロータと、前記発電側ロータの各々に連結された複数の発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する。磁気ギヤ式発電装置の監視方法は、前記発電側ロータの各々の回転数を計測する工程と、前記発電側ロータの各々の回転数に基づいて、前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無を判断する工程と、前記発電側ロータの各々の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所を特定する工程と、特定された異常箇所を報知する工程と、を備えている。互いに隣接する複数の前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、異常箇所を特定する工程において、前記駆動側ロータが異常箇所として特定される。
【００１２】
さらに、実施の形態による磁気ギヤ式発電装置の監視方法は、駆動源に連結された駆動側ロータと、前記駆動側ロータに磁気ギヤによって磁気結合された発電側ロータと、前記発電側ロータに連結された発電機と、を有する磁気ギヤ式発電装置を監視する。磁気ギヤ式発電装置の監視方法は、前記駆動側ロータの回転数を計測する工程と、前記発電側ロータの回転数を計測する工程と、前記駆動側ロータの回転数に基づいて、前記駆動側ロータの回転数異常の有無を判断する工程と、前記発電側ロータの回転数に基づいて、前記発電側ロータの回転数異常の有無を判断する工程と、前記駆動側ロータの回転数異常の有無と、前記発電側ロータの回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所を特定する工程と、特定された異常箇所を報知する工程と、を備えている。前記駆動側ロータに回転数異常が有ると判断され、かつ、前記発電側ロータに回転数異常が有ると判断された場合、異常箇所を特定する工程において、当該発電側ロータが異常箇所として特定されることなく、前記駆動側ロータが異常箇所として特定される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態における磁気ギヤ式発電装置およびその監視システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の磁気ギヤの概念を示す図である。
【図３】図３は、図２の磁気ギヤの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、図３の磁気ギヤにおける永久磁石の配列の一例を示す図である。
【図５】図５は、図１の制御装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、図１の磁気ギヤ式発電装置の監視方法を示すフローチャートの一例を示す図である。
【図７】図７は、図６のフローチャートにおいて、異常箇所の特定の詳細を示す図である。
【図８】図８は、図２に示す磁気ギヤにおいて、駆動側ロータに磁力欠陥が発生した場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１乃至図８を用いて、本発明の実施の形態における磁気ギヤ式発電装置の監視システムおよび監視方法について説明する。
【００１５】
まず、磁気ギヤ式発電装置１について説明する。
【００１６】
図１および図２に示すように、磁気ギヤ式発電装置１は、例えば風力発電用の翼等の単一の駆動源２に連結された駆動側ロータ（大ロータ）３と、駆動側ロータ３に磁気ギヤ１０によって磁気結合された複数の発電側ロータ（小ロータ）４と、各発電側ロータ４に連結された複数の発電機５と、を備えている。このうち、発電側ロータ４は、駆動側ロータ３の回転方向に沿って配列されている。ここで、磁気ギヤ１０とは、駆動側ロータ３に取り付けられた永久磁石と、発電側ロータ４に取り付けられた永久磁石とによって主に構成され、これらの永久磁石間で発生する磁気結合力によって回転駆動力を伝達するためのものである。この磁気ギヤ１０により、各発電側ロータ４は、駆動側ロータ３に磁気結合されるようになっている。なお、磁気ギヤ１０の詳細については、後述する。
【００１７】
各発電機５には、コンバータ６が接続されており、コンバータ６は、対応する発電機５において発電された電力を交流から直流に変換するようになっている。各コンバータ６には、直流に変換された電力を交流に変換する単一のインバータ７が接続されている。このインバータ７は、負荷側の電力供給回路（図示せず）に接続されている。また、各発電機５と対応するコンバータ６との間に、遮断機８が設けられている。遮断機８は、発電機５を対応するコンバータ６から電気的に切り離すためのものである。
【００１８】
このような構成により、例えば風力により得られた駆動力によって、駆動側ロータ３が回転駆動され、この駆動側ロータ３の回転駆動力が、磁気ギヤ１０によって各発電側ロータ４に伝達される。各発電側ロータ４が回転すると、各発電機５にて発電が行われる。各発電機５にて発電された電力は、対応するコンバータ６によって交流から直流に変換されて単一のインバータ７に送られる。インバータ７に送られた電力は直流から交流に変換されて、電力供給回路に送られる。
【００１９】
次に、磁気ギヤ１０の構成について図３を用いて説明する。ここで、図３に示す磁気ギヤ１０は、機械式のウォームギヤに類似した構成を有していることから、磁気ウォームギヤと呼ばれることがある。
【００２０】
図３および図４に示すように、磁気ギヤ１０は、駆動側ロータ３の外周面に設けられた複数の駆動側磁石群１１と、発電側ロータ４の外周面に設けられ、駆動側磁石群１１と磁気結合し得る複数の発電側磁石群１２と、を有している。
【００２１】
図３に示すように、駆動側ロータ３は、駆動源２に連結された、回転自在な駆動側ロータ軸３ａと、駆動側ロータ軸３ａの発電機５側の端部に設けられたホイール状の駆動側ロータ本体３ｂと、を有している。駆動側ロータ本体３ｂの外周面３ｃは、駆動側ロータ３の回転方向に沿って配列された複数の発電側ロータ４を受容するように凹状に形成されている。また、駆動側ロータ本体３ｂの外周面３ｃの断面は、円弧状に形成されている。
【００２２】
駆動側磁石群１１は、駆動側ロータ本体３ｂの外周面３ｃ（発電側ロータ４の側の面）に設けられている。すなわち、図４に示すように、駆動側磁石群１１は、駆動側ロータ本体３ｂの外周面３ｃに取り付けられた、表面がＳ極に磁化された永久磁石１１ａと、当該外周面３ｃに取り付けられた、表面がＮ極に磁化された永久磁石１１ｂと、を含んでいる。これらの永久磁石１１ａ、１１ｂは、駆動側ロータの３の回転方向（図４の矢印方向）に交互に配列されている。
【００２３】
発電側ロータ４は、図３に示すように、円筒状に形成され、駆動側ロータ本体３ｂの外周面３ｃに対して所定のギャップを介して配置されている。すなわち、発電側ロータ４は、駆動側ロータ３に接触しないように配置されている。また、発電側ロータ４は、発電側回転軸を中心に回転自在になっている。この発電側回転軸は、駆動側ロータ３の回転方向、より具体的には接線方向に沿っている。このような発電側ロータ４は、その位置に維持されながら、発電側回転軸を中心に回転するようになっている。すなわち、発電側ロータ４は、駆動側ロータ３の外周を公転することなく、自転するようになっている。発電機５は、発電側ロータ４の内部に配置されており、発電側ロータ４の回転により発電を行うようになっている。
【００２４】
発電側磁石群１２は、発電側ロータ４の外周面４ａに設けられている。すなわち、図４に示すように、発電側磁石群１２は、発電側ロータ４の外周面４ａに取り付けられた、表面がＳ極に磁化された永久磁石１２ａと、当該外周面４ａに取り付けられた、表面がＮ極に磁化された永久磁石１２ｂと、を含んでいる。これらの永久磁石１２ａ、１２ｂは、螺旋状に互いに入り組むように取り付けられている。なお、図４は、発電側ロータ４の外周面４ａを部分的に拡大して示しているため、螺旋状に取り付けられた永久磁石１２ａ、１２ｂが、交互に配置された形態として示されている。
【００２５】
このような構成の磁気ギヤ１０において、駆動側ロータ３が回転すると、駆動側ロータ本体３ｂの外周面３ｃに設けられた駆動側磁石群１１が、駆動側ロータ３の回転方向に移動する。これに伴い、発電側ロータ４が磁気ギヤ１０の磁気結合力によって回転する。すなわち、同極同士の磁石は反発するとともに異極同士の磁石は吸引するという磁石の性質を利用して、発電側ロータ４は回転する。これにより、駆動側ロータ３の回転駆動力が、発電側ロータ４に伝達されるようになっている。この場合、発電側ロータ４には、非接触で、駆動側ロータ３から回転駆動力が伝達される。このため、磁気ギヤ１０は、機械式ギヤよりも磨耗、騒音、振動といった点において優れた特徴を有している。
【００２６】
次に、本実施の形態における磁気ギヤ式発電装置の監視システム２０について説明する。磁気ギヤ式発電装置の監視システム２０は、上述した磁気ギヤ式発電装置１を監視するためのものである。
【００２７】
図１に示すように、磁気ギヤ式発電装置の監視システム２０は、駆動側ロータ３の回転数を計測する駆動側計測部２１と、発電側ロータ４の各々の回転数を計測する複数の発電側計測部２２と、駆動側計測部２１および発電側計測部２２に接続された制御装置３０と、を備えている。
【００２８】
駆動側計測部２１としては、回転数ピックアップセンサを用いることが好適である。この場合、回転数ピックアップセンサは、駆動側ロータ３に近接して設けられ、駆動側ロータ３の駆動側ロータ軸３ａ（図３参照）に、回転数ピックアップセンサの被計測部となる歯車状の部材等が設けられる。このことにより、駆動側ロータ３の回転数を計測することが可能となる。なお、駆動側計測部２１による駆動側ロータ３の回転数の計測は、連続的に行われることが好ましい。このことにより、駆動側ロータ３の回転数の変化の推移を精度良く計測することができる。
【００２９】
発電側計測部２２としては、一例として、上述したコンバータ６を用いることが好適である。すなわち、各コンバータ６は、対応する発電機５により発電された電力の周波数を含む電気的状態を計測するようになっている。このことにより、この計測された周波数から、発電側ロータ４の回転数を得ることができる。なお、発電側計測部２２による発電側ロータ４の回転数の計測は、連続的に行われることが好ましい。このことにより、各発電側ロータ４の回転数の変化の推移を精度良く計測することができる。
【００３０】
図５に示すように、制御装置３０は、駆動側計測部２１により計測された駆動側ロータ３の回転数に基づいて、当該駆動側ロータ３の回転数異常の有無を判断する駆動側異常判断部３１と、複数の発電側計測部２２により計測された発電側ロータ４の回転数に基づいて、各発電側ロータ４の回転数異常の有無を判断する発電側異常判断部３２と、を有している。
【００３１】
駆動側異常判断部３１は、計測された駆動側ロータ３の回転数の変化率が所定の値より大きくなった場合、当該駆動側ロータ３に回転数異常が有ると判断するようになっている。なお、駆動側異常判断部３１は、可変自在な所定の周期で、駆動側ロータ３の回転数異常の有無を判断することが好適である。
【００３２】
発電側異常判断部３２は、駆動側異常判断部３１と同様に、計測された各発電側ロータ４の回転数の変化率が所定の値より大きくなった場合に、当該発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断するようになっている。なお、発電側異常判断部３２による回転数異常の有無の判断は、発電側ロータ４毎に行われる。また、発電側異常判断部３２は、計測された複数の発電側ロータ４の回転数に基づいて発電側ロータ４の平均回転数を求め、各発電側ロータ４の回転数が、求められた平均回転数に対する偏差が所定の値より大きくなった場合に、当該発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断する。なお、発電側異常判断部３２は、駆動側異常判断部３１と同様に、可変自在な所定の周期で、発電側ロータ４の回転数異常の有無を判断することが好適である。
【００３３】
また、制御装置３０は、駆動側異常判断部３１により判断された駆動側ロータ３の回転数異常の有無と、発電側異常判断部３２により判断された各発電側ロータ４の回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所を特定する異常箇所特定部３３と、異常箇所特定部３３により特定された異常箇所を警報として報知する異常報知部３４と、を更に有している。
【００３４】
このうち、異常箇所特定部３３は、駆動側異常判断部３１により駆動側ロータ３に回転数異常が有ると判断され、かつ、発電側異常判断部３２により発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断された場合、当該発電側ロータ４を異常箇所として特定することなく、駆動側ロータ３を異常箇所として特定する。
【００３５】
また、異常箇所特定部３３は、発電側異常判断部３２により互いに隣接する複数の前記発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断された場合、駆動側ロータ３を異常箇所として特定する。この場合、異常箇所特定部３３は、当該複数の発電側ロータ４を異常箇所として特定しないようになっている。さらに、異常箇所特定部３３は、発電側異常判断部３２により互いに隣接しない複数の発電側ロータ４、または、単一の発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断された場合、所定時間経過後に異常箇所を特定するようになっている。
【００３６】
異常報知部３４は、上述のようにして異常箇所特定部３３により特定された異常箇所を報知する。具体的には、異常報知部３４は、まず、異常箇所特定部３３により駆動側ロータ３が異常箇所として特定されているか否かに基づいて、駆動側ロータ３を異常箇所として報知するか否かを判断し、その後、異常箇所特定部３３により発電側ロータ４が異常箇所として特定されているか否かに基づいて、発電側ロータ４を異常箇所として報知するか否かを判断するように構成されている。また、異常報知部３４は、異常箇所特定部３３により駆動側ロータ３が異常箇所として特定された場合、駆動側ロータ３を異常箇所として報知し、発電側ロータ４を異常箇所として報知するか否かの判断を省略するようになっている。なお、異常箇所特定部３３が異常箇所を特定しない場合、すなわち異常が無い場合、異常報知部３４は異常箇所を報知しないようになっている。また、異常報知部３４の更なる詳細については、後述する。
【００３７】
また、制御装置３０は、警報確認入力部３５を有している。この警報確認入力部３５は、異常報知部３４により異常箇所が警報として報知された後、当該警報を確認した監視員が、警報を確認した旨を入力するためのものである。
【００３８】
また、図１に示すように、制御装置３０に、コンバータ６、インバータ７、遮断機８および振動計測部（図示せず）が接続されている。コンバータ６は、上述したように、対応する発電機５において発電された電力の周波数等の電気的状態を計測するようになっているが、更に、コンバータ６自体に損傷等の異常が発生した場合にコンバータ異常信号を制御装置３０に送信するようになっている。インバータ７は、直流から交流に変換されて負荷側の電力供給回路に送られる電力の周波数等の電気的状態を計測するようになっており、計測した電力の電気的状態を制御装置３０に送信する。振動系側部は、駆動側ロータ３に設けられており、駆動側ロータ３の振動状態を計測するようになっている。振動系側部により計測された駆動側ロータ３の振動状態は制御装置３０に送信される。
【００３９】
図５に示すように、制御装置３０は、振動異常判断部３６と、インバータ異常判断部３７と、を更に有している。このうち、振動異常判断部３６は、上述した振動系側部により計測された駆動側ロータ３の振動状態に基づいて、駆動側ロータ３の振動異常の有無を判断する。インバータ異常判断部３７は、インバータ７により計測された電力供給回路に送られる電力の周波数等の電気的状態に基づいて、電力の異常の有無を判断する。
【００４０】
上述した異常箇所特定部３３は、振動異常判断部３６により駆動側ロータ３に振動異常が有ると判断された場合、駆動側ロータ３を異常箇所として特定する。また、異常箇所特定部３３は、インバータ異常判断部３７により電力供給回路に送られる電力の電気的状態に異常が有ると判断された場合、インバータ７を異常箇所として特定する。さらに、異常箇所特定部３３は、コンバータ６から上述したコンバータ異常信号を受信した場合、コンバータ６を異常箇所として特定する。
【００４１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち磁気ギヤ式発電装置の監視方法について図６を用いて説明する。
【００４２】
まず、駆動側計測部２１により、駆動側ロータ３の回転数が計測されるとともに、発電側計測部２２により発電側ロータ４の回転数が計測される（ステップＳ１１）。
【００４３】
続いて、駆動側ロータ３の回転数異常の有無と、発電側ロータ４の回転数異常の有無と、が判断される（ステップＳ２１）。すなわち、ステップＳ１１において計測された駆動側ロータ３の回転数に基づいて、駆動側異常判断部３１により、駆動側ロータ３の回転数異常の有無が判断される。また、ステップＳ１１において計測された発電側ロータ４の回転数に基づいて、発電側異常判断部３２により、発電側ロータ４の回転数異常の有無が判断される。
【００４４】
次に、駆動側ロータ３の回転数異常の有無と、各発電側ロータ４の回転数異常の有無と、に基づいて、異常箇所特定部３３により、異常箇所が特定される（ステップＳ３１）。
【００４５】
この場合、図７に示すように、ステップＳ２１において判断された駆動側ロータ３の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所が特定される。ここで、駆動側ロータ３の回転数に異常が有る場合、駆動側ロータ３が異常箇所として特定される（ステップＳ３１ａ）。
【００４６】
また、ステップＳ２１において判断された発電側ロータ４の回転数異常の有無に基づいて、異常箇所が特定される。
【００４７】
この場合、まず、駆動側ロータ３に回転数異常が有るか否かが判断される（ステップＳ３１ｂ）。ここで、駆動側ロータ３に回転数異常が有ると判断された場合、駆動側ロータ３が異常箇所として特定される（ステップＳ３１ａ）。すなわち、駆動側ロータ３に回転数異常が有る場合には、発電側ロータ４の回転数異常の有無に関わらず、駆動側ロータ３が異常箇所として特定される。この際、発電側ロータ４は異常箇所として特定されない。
【００４８】
ステップＳ３１ｂにおいて駆動側ロータ３の回転数に異常が無いと判断された場合、互いに隣接する複数の発電側ロータ４に回転数異常が有るか否かが判断される（ステップＳ３１ｃ）。ここで、互いに隣接する複数の発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断された場合、駆動側ロータ３が異常箇所として特定される（ステップＳ３１ａ）。
【００４９】
このステップＳ３１ｃによる異常箇所の特定は、発電側異常判断部３２により発電側ロータ４の回転数異常が判断されてから所定時間経過後に行われることが好適である。すなわち、駆動側磁石群１１（図４参照）に磁力欠陥等が発生した場合、磁気ギヤ１０の磁気結合力が低下する。このことにより、図８に示すように、磁力欠陥等が発生した磁気欠陥部位４０に近接している発電側ロータ４（ここでは、便宜上、第１発電側ロータ４ｂと記す）が、磁気結合力の低下によって、駆動側ロータ３に対して滑るという現象が発生する。これにより、第１発電側ロータ４ｂに駆動側ロータ３の回転駆動力が十分に伝達されることがなく、第１発電側ロータ４ｂの回転数が低下する。その後、駆動側ロータ３の回転に伴い、磁力欠陥部位４０が、駆動側ロータ３の回転方向側に移動する。そして、磁力欠陥部位４０は、第１発電側ロータ４ｂよりも駆動側ロータ３の回転方向に第１発電側ロータ４ｂに隣接して配置された第２発電側ロータ４ｃに近接するこの第２発電側ロータ４ｃにおいても、上述した第１発電側ロータ４ｂと同様にして回転数の低下が生じる。このことにより、少なくとも一つの発電側ロータ４の回転数に異常が有る場合には、所定時間経過した後に、隣接する発電側ロータ４に回転数異常が発生する可能性がある。このため、ステップＳ３１ｃによる異常箇所の特定は、発電側ロータ４に回転数異常があると判断されてから所定時間経過後に行うことにより、異常箇所を適切に特定することができる。なお、ここでいう所定時間としては、磁力欠陥部位４０が、一の発電側ロータ４から、当該一の発電側ロータ４に駆動側ロータ３の回転方向側で隣接する他の発電側ロータ４に移動するまでの時間（図８の例では、第１発電側ロータ４ｂから第２発電側ロータ４ｃに移動するまでの時間）以上の時間であればよい。
【００５０】
ステップＳ３１ｃにおいて互いに隣接する複数の発電側ロータ４に回転数異常が有ると判断された場合、駆動側ロータ３が異常箇所として特定される（ステップＳ３１ａ）。この際、当該複数の発電側ロータ４は異常箇所として特定されない。一方、ステップＳ３１ｃにおいて、互いに隣接する複数の発電側ロータ４に回転数異常が無いと判断された場合、発電側ロータ４が異常箇所として特定される（ステップＳ３１ｄ）。この場合、互いに隣接しない複数の発電側ロータ４、または、単一の発電側ロータ４が異常箇所として特定される。
【００５１】
なお、図７に示していないが、異常箇所特定部３３は、インバータ異常判断部３７により電力供給回路に送られる電力の電気的状態に異常が有ると判断された場合には、インバータ７を異常箇所として特定する。また、異常箇所特定部３３は、振動異常判断部３６により駆動側ロータ３に振動異常が有ると判断された場合には、駆動側ロータ３を異常箇所として特定する。さらに、異常箇所特定部３３は、コンバータ異常信号をコンバータ６から受信した場合に、コンバータ６を異常箇所として特定する。
【００５２】
ステップＳ３１により異常箇所が特定された後、図６に示すように、特定された異常箇所が警報として報知される。
【００５３】
この場合、まず、インバータ７が異常箇所として特定されているか否かに基づいて、異常報知部３４により、インバータ７を異常箇所として報知するか否かが判断される（ステップＳ４１）。ここで、インバータ７が異常箇所として特定されている場合、異常報知部３４により、インバータ７が異常箇所であることが警報として報知される（ステップＳ５１）。インバータ７は、コンバータ６にて変換された直流の電力を交流に変換するため、上述のようにインバータ７により計測された電力の異常有無の判断を行うことにより、負荷側の電力供給回路にて発生した異常を排除することができ、異常箇所を適切に特定することが可能となる。
【００５４】
ステップＳ５１により警報が発せられた後、異常報知部３４は、以下のステップＳ４２〜Ｓ４４による異常箇所の報知の判断を行わない。すなわちステップＳ４２〜Ｓ４４が省略される。警報が発せられた後、警報を確認した監視員により、警報確認入力部３５に警報を確認した旨の入力が行われる（ステップＳ６１）。
【００５５】
インバータ７が異常箇所として特定されていない場合、駆動側ロータ３が異常箇所として特定されているか否かに基づいて、異常報知部３４により、駆動側ロータ３を異常箇所として報知するか否かが判断される（ステップＳ４２）。ここで、駆動側ロータ３が異常箇所として特定されている場合、異常報知部３４により、駆動側ロータ３が異常箇所であることが警報として報知される（ステップＳ５２）。なお、駆動側ロータ３が異常箇所であることの警報は、駆動側ロータ３の回転数異常を原因とするものだけでなく、駆動側ロータ３の振動異常を原因とするものも含まれている。このうち振動異常を原因とする駆動側ロータ３の警報を報知することにより、駆動側ロータ３の振動を原因とする異常を排除することができ、異常箇所を適切に特定することが可能となる。この場合、異常報知部３４は、以下のステップＳ４３およびＳ４４による異常箇所の報知の判断を行わない。すなわち、以下のステップＳ４３およびＳ４４が省略される。その後、警報を確認した監視員により、警報確認入力部３５に警報を確認した旨の入力が行われる（ステップＳ６１）。
【００５６】
駆動側ロータ３が異常箇所として特定されていない場合、コンバータ６が異常箇所として特定されているか否かに基づいて、異常報知部３４により、コンバータ６を異常箇所として報知するか否かが判断される（ステップＳ４３）。コンバータ６が異常箇所であると特定されている場合、異常報知部３４により、コンバータ６が異常箇所であることが警報として報知される（ステップＳ５３）。この場合、コンバータ６自体の損傷を原因とする異常を排除することができ、異常箇所を適切に特定することが可能となる。この場合、以下のステップＳ４４が省略される。その後、警報を確認した監視員により、警報確認入力部３５に警報を確認した旨の入力が行われる（ステップＳ６１）。
【００５７】
コンバータ６が異常箇所として特定されていない場合、発電側ロータ４が異常箇所として特定されているか否かに基づいて、異常報知部３４により、発電側ロータ４を異常箇所として報知するか否かが判断される（ステップＳ４４）。発電側ロータ４が異常箇所であると特定されている場合、異常報知部３４により、発電側ロータ４が異常箇所であることが警報として報知される（ステップＳ５４）。なお、互いに隣接していない複数の発電側ロータ４が異常箇所として特定されている場合には、これらの発電側ロータ４が異常箇所であることが警報として報知される。その後、警報を確認した監視員により、警報確認入力部３５に警報を確認した旨の入力が行われる（ステップＳ６１）。
【００５８】
発電側ロータ４が異常箇所として特定されていない場合、すなわち、異常箇所特定部３３により異常箇所が特定されていない場合、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００５９】
また、ステップＳ６１の警報確認入力が行われると、ステップＳ２１に戻り、上述した処理が繰り返される。
【００６０】
このように本実施の形態によれば、互いに隣接する複数の発電側ロータ４に回転数異常が有る場合、駆動側ロータ３が異常箇所として特定されて、当該駆動側ロータ３が異常箇所であることが警報として報知される。この場合、上述したように、互いに隣接する複数の発電側ロータ４の回転数異常が、駆動側ロータ３に発生した異常であることを、警報として適切に報知することができる。このため、異常発生時に迅速かつ適切に異常箇所を報知することができ、異常から迅速に復旧処理を行うことができる。また、この場合、回転数異常が発生した複数の発電側ロータ４は異常箇所として特定されない。このことにより、発電側ロータ４が異常箇所として報知されることを防止し、異常箇所をより一層適切に報知することができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、駆動側ロータ３に回転数異常があるとともに、発電側ロータ４に回転数異常が有る場合、発電側ロータ４が異常箇所として特定されることなく、駆動側ロータ３が異常箇所として特定されて、当該駆動側ロータ３が異常箇所で有ることが警報として報知される。この場合においても、駆動側ロータ３と発電側ロータ４に同時に発生した回転数異常が、駆動側ロータ３に発生した異常であることを、警報として適切に報知することができる。このため、発電側ロータ４が異常箇所として報知されることを防止して、異常発生時に迅速かつ適切に異常箇所を報知することができ、異常から迅速に復旧処理を行うことができる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、異常箇所特定部３３が駆動側ロータ３を異常箇所として特定した場合、異常報知部３４は、駆動側ロータ３を異常箇所として報知し、発電側ロータ４を異常箇所として報知するか否かの判断を省略する。このことにより、駆動側ロータ３が異常箇所であることを警報として迅速に報知することができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、駆動側異常判断部３１は、可変自在な所定の周期で、駆動側ロータ３の回転数異常の有無を判断する。このことにより、駆動側ロータ３の回転開始時等に発生し得るチャタリング等が、駆動側ロータ３の回転数異常の有無の判断に影響を及ぼすことを防止できる。このため、駆動側ロータ３の回転数異常の有無を、精度良く判断することができ、異常箇所をより一層適切に報知することができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態によれば、発電側異常判断部３２は、可変自在な所定の周期で、発電側ロータ４の回転数異常の有無を判断する。このことにより、駆動側ロータ３の回転開始時等に発生し得るチャタリング等が、発電側ロータ４の回転数異常の有無の判断に影響を及ぼすことを防止できる。このため、発電側ロータ４の回転数異常の有無を、精度良く判断することができ、異常箇所をより一層適切に報知することができる。
【００６５】
なお、上述した本実施の形態においては、駆動側ロータ３に複数の発電側ロータ４が磁気ギヤ１０によって磁気結合されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、駆動側ロータ３には、単一の発電側ロータ４が磁気ギヤ１０によって磁気結合されていても良い。この場合においても、異常箇所を適切に判断することができ、異常発生時に迅速かつ適切に異常箇所を報知することができる。
【００６６】
また、上述した本実施の形態においては、駆動側ロータ３の回転駆動力を発電側ロータ４に伝達する磁気ギヤ１０が、図３に示すような、いわゆる磁気ウォームギヤである例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、駆動側ロータ３の回転駆動力を発電側ロータ４に伝達可能であれば、任意の構成の磁気ギヤを用いることができる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による磁気ギヤ式発電装置の監視システムおよび監視方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１      磁気ギヤ式発電装置
２      駆動源
３      駆動側ロータ
４      発電側ロータ
５      発電機
６      コンバータ
７      インバータ
８      遮断機
１０    磁気ギヤ
２０    磁気ギヤ式発電装置の監視システム
２１    駆動側計測部
２２    発電側計測部
３０    制御装置
３１    駆動側異常判断部
３２    発電側異常判断部
３３    異常箇所特定部
３４    異常報知部
【図１】
2014050279.tif 000003
【図２】
2014050279.tif 000004
【図３】
2014050279.tif 000005
【図４】
2014050279.tif 000006
【図５】
2014050279.tif 000007
【図６】
2014050279.tif 000008
【図７】
2014050279.tif 000009
【図８】
2014050279.tif 000010