(57)【要約】  ターボ機械システム（１００）は、補助電力変換器（１２４）と、その間に延びるシャフト（１０６、１１０）を介して電気機械（１０８）に結合されたターボ機械（１０２）とを含む。電気機械は、少なくとも１つのステータ巻線（２１１）と、少なくとも１つのステータ巻線に近接する少なくとも１つの補助巻線（１２２）とを含むステータ（２０１）を含む。少なくとも１つのステータ巻線および少なくとも１つの補助巻線は、キャビティ（２１０）をステータ内に画定し、シャフトは、キャビティ（２１０）内に少なくとも部分的に配置されるように構成される。少なくとも１つの補助巻線は、交互に励磁および非励磁し、シャフトに対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１０６、１１０）と、
ステータ（２０１）であって、
少なくとも１つのステータ巻線（２１１）、および
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に近接する少なくとも１つの補助巻線（１２２）を備え、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）および前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、キャビティ（２１０）を前記ステータ（２０１）内に画定し、前記シャフト（１０６、１１０）は、前記キャビティ（２１０）内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、交互に励磁および非励磁し、前記シャフト（１０６、１１０）に対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される、
ステータ（２０１）と
を備える、電気機械（１０８）。
【請求項２】
前記ステータ（２０１）が、内部に画定された少なくとも１つのスロット（２１７）をさらに備え、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、前記少なくとも１つのスロット（２１７）に配置される、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記少なくとも１つのスロット（２１７）に配置される、請求項２に記載の電気機械（１０８）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から半径方向内側に配置される、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から半径方向外側に配置される、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、第１の断面積（２２３）を有し、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記第１の断面積（２２３）とは異なる第２の断面積（２２４）を有する、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、第１の相補助巻線（２２５）を備え、
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも第１の相ステータ巻線（２１２）および第２の相ステータ巻線（２１４）を備える複数のステータ巻線（２１１）を備える、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも第１の相補助巻線（２２５）および第２の相補助巻線（２２６）を備える複数の補助巻線（１２２）を備え、
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、第１の相ステータ巻線（２１２）を備える、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項９】
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも１つのステータ端子（２３０）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも１つの補助端子（２３８）を備え、前記少なくとも１つの補助端子（２３８）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から直流的に絶縁される、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも１つのステータ端子（２３０）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも１つの補助端子（２３８）を備え、前記少なくとも１つの補助端子（２３８）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に直流的に結合される、請求項１に記載の電気機械（１０８）。
【請求項１１】
ターボ機械（１０２）と、
シャフト（１０６、１１０）と、
補助電力変換器（１２４）と、
その間に延びる前記シャフト（１０６、１１０）を介して前記ターボ機械（１０２）に結合された電気機械（１０８）とを備え、前記電気機械（１０８）は、
ステータ（２０１）であって、
少なくとも１つのステータ巻線（２１１）、および
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に近接する少なくとも１つの補助巻線（１２２）を備え、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）および前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、キャビティ（２１０）を前記ステータ（２０１）内に画定し、前記シャフト（１０６、１１０）は、前記キャビティ（２１０）内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、交互に励磁および非励磁し、前記シャフト（１０６、１１０）に対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される、
ステータ（２０１）
を備える、ターボ機械システム（１００）。
【請求項１２】
前記電気機械（１０８）が、スイッチトリラクタンス型ではなく、
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記シャフト（１０６、１１０）の音響ノイズを低減することなく、前記補正トルクを交互に適用および除去するようにさらに構成される、請求項１１に記載のターボ機械システム（１００）。
【請求項１３】
前記電気機械（１０８）が、前記シャフト（１０６、１１０）に結合されたロータ（２４６）をさらに備え、前記ロータ（２４６）が、前記キャビティ（２１０）に挿入されるように構成され、前記ロータ（２４６）が、少なくとも１つのロータ巻線（２５２）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、交互に励磁および非励磁し、前記ロータ（２４６）に対する前記補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去するようにさらに構成される、請求項１１に記載のターボ機械システム（１００）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）に結合された補助コントローラ（１２８）と、
前記補助コントローラ（１２８）に結合されたセンサ（１３０）とをさらに備え、前記センサ（１３０）が、ねじり振動を表す前記ターボ機械システム（１００）の物理的特性を検出し、制御信号（１３２）を前記補助コントローラ（１２８）に送信して前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）を介して前記シャフト（１０６、１１０）に対する前記補正トルクを交互に適用および除去するように構成され、前記センサ（１３０）が、前記ターボ機械（１０２）、前記電気機械（１０８）、前記補助電力変換器（１２４）、および前記シャフト（１０６、１１０）の少なくとも１つにさらに結合される、請求項１１に記載のターボ機械システム（１００）。
【請求項１５】
補助機械（１０４）と、
前記電気機械（１０８）、前記ターボ機械（１０２）、および前記補助機械（１０４）に結合された複数のシャフト（１０６、１１０）と、
前記複数のシャフト（１０６、１１０）の少なくとも１つのシャフト（１０６、１１０）に結合された複数のセンサ（１３０）と
をさらに備える、請求項１４に記載のターボ機械システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般に、ターボ機械システムに関し、より具体的には、ターボ機械システムにおけるねじり振動の低減のための電気機械補助ステータ巻線およびシステムならびに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械、例えば、ポンプ動作および圧縮プラントにおける電気モータを駆動する電気機械、またはターボ機械、例えば、電力発電機によって駆動される電気機械を用いる公知のターボ機械システムでは、回転設備列における電気ネットワークとシャフトのねじり動力学の複雑な相互作用は、準同期ねじれ相互作用（ＳＳＴＩ）を引き起こす。このような公知のターボ機械システム、例えば、液化天然ガス圧縮プラントでは、ＳＳＴＩがねじり振動を引き起こすことにより、維持費の増加、運転効率の低下、および設備寿命の低下がもたらされる。
【０００３】
電気機械を用いる少なくともいくつかの公知のターボ機械システムでは、シャフトおよびこれに結合された回転機械が受けるＳＳＴＩは、モータおよび発電機を含む電気機械で生じるトルクの不均衡によって引き起こされる。そのような電気機械、シャフト、および関連する回転機械は、長い設備列を形成することがあり、そこでは列の一部で生じるＳＳＴＩが、その場所だけでなく、最初の起点から離れた様々な場所で望ましくない影響を及ぼす。また、このような公知のターボ機械システムでは、ＳＳＴＩおよび結果として生じる異常トルクの軽減は高価となり、既存のシステムおよびプラント設備の大幅な変更を必要とし、既存の電気的および機械的負荷からの設計上の制約を受ける。さらに、このような公知のターボ機械システムでは、公知のＳＳＴＩならびにトルク軽減デバイスおよびシステムは複雑であり、精巧な制御システムを必要とし、既存のプラント運転に統合するのが煩雑であり、設置および維持のためにプラントを完全に停止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０２０７４４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、電気機械が提供される。電気機械は、シャフトと、ステータとを含む。ステータは、少なくとも１つのステータ巻線と、少なくとも１つのステータ巻線に近接する少なくとも１つの補助巻線とを含む。少なくとも１つのステータ巻線および少なくとも１つの補助巻線は、キャビティをステータ内に画定し、シャフトは、キャビティ内に少なくとも部分的に配置されるように構成される。少なくとも１つの補助巻線は、交互に励磁および非励磁し、シャフトに対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される。
【０００６】
別の態様では、ターボ機械システムが提供される。ターボ機械システムは、補助電力変換器と、その間に延びるシャフトを介して電気機械に結合されたターボ機械とを含む。電気機械は、少なくとも１つのステータ巻線と、少なくとも１つのステータ巻線に近接する少なくとも１つの補助巻線とを含むステータを含む。少なくとも１つのステータ巻線および少なくとも１つの補助巻線は、キャビティをステータ内に画定し、シャフトは、キャビティ内に少なくとも部分的に配置されるように構成される。少なくとも１つの補助巻線は、交互に励磁および非励磁し、シャフトに対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される。
【０００７】
さらに別の態様では、ターボ機械システムのシャフトのねじり振動を減衰させる方法が提供される。ターボ機械システムは、その間に延びるシャフトによって電気機械に結合されたターボ機械を含む。電気機械は、少なくとも１つのステータ巻線と、少なくとも１つのステータ巻線に近接する少なくとも１つの補助巻線とを含むステータを含む。少なくとも１つのステータ巻線および少なくとも１つの補助巻線は、キャビティをステータ内に画定する。シャフトは、キャビティに少なくとも部分的に配置されるように構成される。方法は、ターボ機械システムに結合されたセンサを介して、ねじり振動を表すターボ機械システムの物理的特性を検出することを含む。方法はまた、センサによって送信されたデータを介して、ねじり振動の存在を判定することを含む。方法は、少なくとも１つの補助巻線を励磁し、補正トルクをシャフトに適用してそのねじり振動を減衰させることをさらに含む。
【０００８】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なターボ機械システムの概略図である。
【図２】図１に示すターボ機械システムで使用され得る、例示的な電気機械の断面図である。
【図３】図１に示すターボ機械システムで使用され得る、ターボ機械システムのシャフトのねじり振動を減衰させる例示的な方法のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に明記のない限り、本明細書で提供する図面は、本開示の実施形態の特徴を例示することを意味する。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用可能であると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むことを意味しない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると規定する。
【００１２】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００１３】
「任意の」または「任意に」は、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
【００１４】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が他に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１５】
本明細書で用いられる「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語および関連する用語、例えば「処理デバイス」、「コンピューティングデバイス」、および「コントローラ」は、従来技術においてコンピュータと呼ばれているそれらの集積回路に限定されず、広く、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＩＳＣ）、および他のプログラム可能な回路を意味し、これらの用語は、本明細書において互換的に用いられる。本明細書に記載の実施形態では、メモリは、限定はしないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体、およびフラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体を含むことができる。あるいは、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もまた、使用することができる。また、本明細書に記載の実施形態では、追加の入力チャネルは、限定はしないが、マウスおよびキーボードなどのオペレータインターフェースに関係するコンピュータ周辺機器であってもよい。あるいは、例えば、限定はしないが、スキャナを含むことができる他のコンピュータ周辺機器も使用することができる。さらに、例示的な実施形態では、追加の出力チャネルは、限定はしないが、オペレータインターフェースモニタを含むことができる。
【００１６】
さらに、本明細書で用いられる「リアルタイム」という用語は、関連する事象が発生する時、所定のデータを測定および収集する時、データを処理する時、ならびに事象および環境に対するシステム応答の時の少なくとも１つを意味する。本明細書に記載の実施形態では、これらの動作および事象は、実質的に同時に起こる。
【００１７】
本明細書に記載のターボ機械システムおよび関連するシステムならびに方法におけるねじり振動の低減のための電気機械補助ステータ巻線は、回転設備列のシャフトおよび電気機械を含む回転機械の準同期ねじれ相互作用（ＳＳＴＩ）を低減する。本明細書に記載の実施形態はまた、ターボ機械システムにおけるＳＳＴＩおよびそれから生じる異常トルクの望ましくない影響を軽減する。本明細書に記載の実施形態はさらに、ターボ機械システムに用いられる電気機械のトルクの不均衡を低減する。本明細書に記載のターボ機械システムおよび関連するシステムならびに方法におけるねじり振動の低減のための電気機械補助ステータ巻線はまた、運転および維持費を削減し、ターボ機械システムの運転効率を高める。本明細書に記載の実施形態はさらに、既存のプラント設計での運転および統合が容易な、複雑でなく安価なＳＳＴＩ軽減デバイス、システム、および方法を提供する。本明細書に記載の実施形態はまた、ターボ機械システムの運転を停止することなくＳＳＴＩ軽減デバイスおよびシステムの設置および維持を可能にする。
【００１８】
図１は、例示的なターボ機械システム１００の概略図である。例示的な実施形態では、ターボ機械システム１００は、ターボ機械機関１０１に配置され、限定はしないが、プロセス流体用の圧縮機および流体ポンプの少なくとも１つを含むターボ機械１０２を含む。ターボ機械システム１００はまた、限定はしないが、プロセス流体用の圧縮機および流体ポンプの少なくとも１つを含む補助機械１０４を含む。補助機械１０４は、第１のシャフト１０６を介してターボ機械１０２に回転可能に結合される。ターボ機械システム１００は、第２のシャフト１１０を介して補助機械１０４に回転可能に結合された電気機械１０８をさらに含む。例示的な実施形態では、電気機械１０８は、スイッチトリラクタンス型ではなく、モータ１１２に組み込まれ、ターボ機械１０２は、プロセス流体用の圧縮機および流体ポンプの少なくとも１つに組み込まれ、ターボ機械機関１０１は、圧縮列およびポンプ場の少なくとも１つに組み込まれる。ターボ機械システム１００はまた、電力源１１６に結合されたモータ電力変換器１１４を含む。電源１１６は、例示的な実施形態では、３相電力線１２０を介してモータ電力変換器１１４に結合された交流（ＡＣ）グリッド１１８に組み込まれる。モータ電力変換器１１４は、３相電力線１２０を介してＡＣモータに組み込まれたモータ１１２に結合されたＡＣ／ＡＣ電力変換器に組み込まれる。不図示の他の実施形態では、ターボ機械システム１００は、補助機械１０４を含まない。さらに他の代替の実施形態では、ターボ機械機関１０１は、電力発電機関に組み込まれ、電気機械１０８は、スイッチトリラクタンス型ではなく、発電機に組み込まれ、ターボ機械１０２は、発電機が電力をグリッド１１８に供給するための原動機として機能するように構成される。
【００１９】
ターボ機械システム１００は、例示的な実施形態では、第２のシャフト１１０に結合された不図示のロータに近接してモータ１１２に結合された少なくとも１つの補助巻線１２２を含む。ターボ機械システム１００はまた、少なくとも１つの補助電気線１２６を介して補助巻線１２２に結合された補助電力変換器１２４を含む。補助電力変換器１２４は、例示的な実施形態では、限定はしないが、直流（ＤＣ）／ＡＣ電力変換器およびＡＣ／ＡＣ電力変換器の少なくとも１つを含むＡＣ電力変換器に組み込まれる。補助巻線１２２は、３つの補助巻線１２２に組み込まれ、３つの補助巻線１２２の各補助巻線１２２は、１つのそれぞれの補助電気線１２６を介して補助電力変換器１２４に結合される。限定はしないが、ＤＣ電力供給源およびＡＣ電力供給源の少なくとも１つを含む電力供給源１２５は、少なくとも１つの補助電気線１２６を介して補助電力変換器１２４に結合される。
【００２０】
ターボ機械システム１００は、例示的な実施形態では、補助電力変換器１２４に結合された補助コントローラ１２８を含む。補助コントローラ１２８は、補助電力変換器１２４および電力供給源１２５の少なくとも１つにさらに結合される。ターボ機械システム１００はまた、補助コントローラ１２８に結合された少なくとも１つのセンサ１３０を含む。センサ１３０は、第１のシャフト１０６および第２のシャフト１１０の少なくとも１つにさらに結合される。センサ１３０は、例示的な実施形態では、モータ１１２に近接して第２のシャフト１１０に結合される。不図示の他の実施形態では、センサ１３０は、限定はしないが、ターボ機械１０２に近接してモータ１１２の遠位で第２のシャフト１１０に結合される。少なくとも１つのセンサ１３０は、ターボ機械１０２、モータ電力変換器１１４、補助機械１０４、および３相電力線１２０の少なくとも１つにさらに結合される。不図示の他の実施形態では、少なくとも１つのセンサ１３０は、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ターボ機械１０２、モータ電力変換器１１４、補助機械１０４、および３相電力線１２０の少なくとも１つ以外のターボ機械システム１００内の他の場所にさらに結合される。
【００２１】
運転中、例示的な実施形態では、限定はしないが、ターボ機械システム１００の第１のシャフト１０６および第２のシャフト１１０を含むシャフトは、ターボ機械システム１００の運転中にねじり振動の影響を受けやすい。センサ１３０は、ねじり振動を表すターボ機械システム１００の物理的特性を検出し、制御信号１３２を補助コントローラ１２８に送信するように構成される。
【００２２】
ターボ機械システム１００のねじり振動を表す物理的特性は、限定はしないが、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つの軸方向たわみの大きさ、方向、および周波数の少なくとも１つを含む。ターボ機械システム１００のねじり振動を表す物理的特性はまた、限定はしないが、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つの回転の方向および角速度の少なくとも１つを含む。ターボ機械システム１００のねじり振動を表す物理的特性はまた、限定はしないが、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つのねじり振動に関連するトルクの大きさ、方向、および周波数の少なくとも１つを含む。ターボ機械システム１００のねじり振動を表す物理的特性はさらに、限定はしないが、電気機械１０８の不図示のロータ巻線および電気機械１０８の不図示のステータ巻線の少なくとも１つに給電する電流の大きさ、方向、および周波数の少なくとも１つを含む。ターボ機械システム１００のねじり振動を表す物理的特性はまた、限定はしないが、電気機械１０８のロータ巻線および電気機械１０８のステータ巻線の少なくとも１つの不図示の電気端子間の電圧の大きさ、方向、および周波数の少なくとも１つを含む。ターボ機械システム１００のねじり振動を表す物理的特性はさらに、限定はしないが、電気機械１０８、ターボ機械１０２、補助機械１０４、補助巻線１２２、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフト、ならびにターボ機械システム１００の任意の他の構成要素の少なくとも１つに関連する音響ノイズ、震動、および加速度の少なくとも１つの大きさ、方向、および周波数の少なくとも１つを含み、震動および加速度の少なくとも１つの発生は、ターボ機械システム１００のねじり振動を表す。
【００２３】
例示的な実施形態の運転中、センサ１３０は、限定はしないが、たわみセンサ、角速度センサ、トルクセンサ、電流センサ、電圧ポテンシャルセンサ、電気周波数センサ、ノイズセンサ、震動センサ、および加速度センサを含む上述の物理的特性を検出および測定するように構成されたセンサタイプを含む。補助巻線１２２は、交互に励磁および非励磁し、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つに対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去するように構成され、以下に図２および図３を参照してさらに示され説明される。補助巻線１２２は、上述のように、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つのねじり振動に関連する音響ノイズを低減することなく、補正トルクを交互に適用および除去するようにさらに構成される。不図示の他の実施形態では、補正トルクを交互に適用および除去することにより、第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つのねじり振動に関連する音響ノイズを低減する。
【００２４】
例示的な実施形態の運転中、限定はしないが、補助コントローラ１２８によるリアルタイムでの制御信号１３２の受信を含む制御信号１３２の受信は、ねじり振動がターボ機械システム１００内に存在することを示す。例示的な実施形態では、制御信号１３２は、ねじり振動がターボ機械システム１００に存在する場合に第１の値を有するデータを含み、制御信号１３２は、ねじり振動がターボ機械システム１００に存在しない場合に第１の値とは異なる第２の値を有するデータを含む。
【００２５】
例示的な実施形態の運転中、補助コントローラ１２８による第１の値を有する制御信号１３２の受信は、補助電力変換器１２４から補助巻線１２２への電流の流れを可能にし、それにより、補助巻線１２２を励磁することによって補助巻線１２２による補正トルクの適用を可能にする。さらに、補助コントローラ１２８による第２の値を有する制御信号１３２の受信は、補助電力変換器１２４から補助巻線１２２への電流の流れを無効にし、それにより、補助巻線１２２を非励磁することによって補助巻線１２２によって誘導された補正トルクを除去し、以下に図２および図３を参照してさらに説明される。不図示の他の実施形態では、制御信号１３２は、ターボ機械システム１００のねじり振動を示すデータの第１の値のみを含み、制御信号１３２は、ねじり振動がターボ機械システム１００に存在しない場合は存在せず、データを含まない。さらなる他の実施形態では、制御信号１３２は、ねじり振動がターボ機械システム１００に存在することを示すだけでなく、例えば、運転傾向を目的としてねじり振動の特性を定量化する一連の変動データ値を含む。不図示のさらに他の実施形態では、補助コントローラ１２８は、０（ゼロ）アンペアを含む値の範囲の間で補助電力変換器１２４から補助巻線１２２への電流の流れを調整し、補正トルクを必要とするねじり振動の強度に応じて、０ニュートンメートルを含む値の範囲の間で補助巻線１２２による補正トルクの量の適用を可能にするように構成される。
【００２６】
図２は、図１に示すターボ機械システム１００で使用され得る、例示的な電気機械１０８の断面図である。例示的な実施形態では、電気機械１０８は、３相ＡＣモータ、例えば、モータ１１２に組み込まれ、環状ケース２０２内に配置された環状ステータ２０１を含む。ステータ２０１は、第２のシャフト１１０の中心軸２０５とステータ２０１のステータ外周２０６との間に画定された外側半径２０４を含む。ステータ２０１はまた、キャビティ２１０の半径方向外側境界を画定する内側半径２０８を含む。キャビティ２１０は、例示的な実施形態では、ステータ２０１内に画定された環状キャビティに組み込まれる。電気機械１０８はまた、内側半径２０８および補助巻線１２２に近接してキャビティ２１０の周りに延びる第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６を含む複数のステータ巻線２１１に組み込まれた少なくとも１つのステータ巻線２１１を含む。不図示の他の実施形態では、第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６の少なくとも１つは、外側半径２０４に近接してキャビティ２１０の周りに延びる。内側半径２０８は、例示的な実施形態では、中心軸２０５とステータ巻線２１１の半径方向内側の円弧状の表面との間にさらに画定される。したがって、内側半径２０８は、キャビティ２１０の半径方向外側境界を画定し、例示的な実施形態では、キャビティ２１０は、ステータ２０１内に画定された環状キャビティに組み込まれる。さらに、例示的な実施形態では、ステータ巻線２１１および補助巻線１２２は、キャビティ２１０をステータ２０１内に画定し、ロータ２４６および第２のシャフト１１０は、キャビティ２１０に配置される。
【００２７】
ステータ２０１は、ステータ２０１に画定された少なくとも１つのスロット２１７を含む。スロット２１７は、例示的な実施形態では、第１のスロット２１８、第２のスロット２２０、および第３のスロット２２２を含む複数のスロット２１７に組み込まれる。第１のステータ巻線２１２は、第１のスロット２１８に配置される。同様に、第２のステータ巻線２１４および第３のステータ巻線２１６は、それぞれ第２のスロット２２０および第３のスロット２２２に配置される。電気機械１０８は、外側半径２０４に近接してキャビティ２１０の周りに延び、第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６から半径方向外側にステータ２０１に配置され、結合される少なくとも１つの補助巻線１２２を含む。補助巻線１２２はまた、例示的な実施形態では、第１のスロット２１８、第２のスロット２２０、および第３のスロット２２２に配置される。不図示の他の実施形態では、補助巻線１２２は、内側半径２０８に近接してキャビティ２１０の周りに延びる。不図示のさらなる他の実施形態では、補助巻線１２２は、第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６の少なくとも１つから半径方向内側にステータ２０１に配置され、結合される。不図示のさらに他の実施形態では、補助巻線１２２は、第１のスロット２１８、第２のスロット２２０、および第３のスロット２２２の少なくとも１つに配置されず、結合されない。
【００２８】
第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６は、第１の断面積２２３を有し、補助巻線１２２は、第２の断面積２２４を有する。第１の断面積２２３の値は、第２の断面積２２４の値よりも大きい。不図示の他の実施形態では、第１の断面積２２３の値は、第２の断面積２２４の値以下である。補助巻線１２２は、例示的な実施形態では、それぞれ第１のスロット２１８、第２のスロット２２０、および第３のスロット２２２に配置された第１の相補助巻線２２５、第２の相補助巻線２２６、および第３の相補助巻線２２８を含む複数の補助巻線１２２に組み込まれる。電気機械１０８は、同数の補助巻線１２２およびステータ巻線２１１を含む。不図示の他の実施形態では、電気機械１０８は、異なる数の補助巻線１２２およびステータ巻線２１１を含む。ステータ巻線２１１は、それぞれ第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６に結合された第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６に組み込まれた少なくとも１つのステータ端子２３０を含む。第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６は、３相電力線１２０を介して電源１１６、および電力変換器、例えば、図２には不図示のモータ電力変換器１１４の少なくとも１つにさらに結合される。
【００２９】
補助巻線１２２はまた、それぞれ第１の相補助巻線２２５、第２の相補助巻線２２６、および第３の相補助巻線２２８に結合された第１の補助端子２４０、第２の補助端子２４２、および第３の補助端子２４４に組み込まれた少なくとも１つの補助端子２３８を含む。第１の補助端子２４０、第２の補助端子２４２、および第３の補助端子２４４は、補助電気線１２６を介して補助電力変換器１２４にさらに結合される。第１の補助端子２４０は、例示的な実施形態では、第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６から直流的に絶縁される。同様に、第２の補助端子２４２は、第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６から直流的に絶縁される。同様に、例示的な実施形態では、第３の補助端子２４４は、第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６から直流的に絶縁される。不図示の他の実施形態では、第１の補助端子２４０、第２の補助端子２４２、および第３の補助端子２４４の少なくとも１つは、それぞれ第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６の少なくとも１つに直流的に結合される。不図示のさらなる他の実施形態では、第１の補助端子２４０、第２の補助端子２４２、および第３の補助端子２４４の１つのみが、それぞれ第１のステータ端子２３２、第２のステータ端子２３４、および第３のステータ端子２３６の少なくとも１つに直流的に結合される。
【００３０】
電気機械１０８は、第２のシャフト１１０に軸方向に結合され、中心軸２０５とロータ外周２５０との間に画定されたロータ半径２４８を有するロータ２４６を含む。ロータ２４６はまた、ロータ外周２５０から半径方向内側にロータ２４６の周りに延びる少なくとも１つのロータ巻線２５２を含む。不図示の他の実施形態では、ロータ２４６は、ロータ巻線２５２を含まない。
【００３１】
運転中、例示的な実施形態では、キャビティ２１０は、ロータ２４６および第２のシャフト１１０を受け入れるようなサイズおよび構成とされ、ロータ２４６および第２のシャフト１１０がキャビティ２１０内で回転するのを容易にする。ステータ２０１は、例示的な実施形態では、ＡＣ電力が３相電力線１２０を介して供給される場合に、第１のステータ巻線２１２、第２のステータ巻線２１４、および第３のステータ巻線２１６を介して第１の回転磁界を誘導するように構成されたＡＣステータに組み込まれる。ステータ２０１はまた、限定はしないが、ロータ外周２５０とステータ２０１の内側半径２０８との間に画定されたエアギャップ２５４にわたる磁束相互作用、すなわち、電気機械１０８のモータ作用を含むステータ２０１とロータ２４６との間の電気機械相互作用を介してトルクをロータ２４６および同様に第２のシャフト１１０に誘導するように構成される。不図示の他の実施形態では、電気機械１０８は、ＡＣステータを含む発電機に組み込まれ、ステータ２０１は、回転ロータ２４６との電磁気相互作用、すなわち、電気機械１０８の発電機作用を介してＡＣ電流を誘導するように構成される。
【００３２】
補助巻線１２２は、例示的な実施形態では、交互に励磁および非励磁し、ロータ２４６およびこれに結合された第２のシャフト１１０に対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去するように構成される。補助巻線１２２はまた、限定はしないが、ＡＣ電力を含む電流が補助電気線１２６を介して供給される場合に、第１の相補助巻線２２５、第２の相補助巻線２２６、および第３の相補助巻線２２８を介して第２の回転磁界を誘導するように構成される。このように、補助巻線１２２は補正トルクを適用し、補助電力変換器１２４からの電流の流れによって励磁される。補助巻線１２２が非励磁され、それにより、補助電力変換器１２４からの電流の流れが止まると適用される補正トルクは除去される。補助巻線１２２は、補助電気線１２６の補助電力変換器１２４から補助巻線１２２に送信されるＡＣ電力の相の整合に応じて、補正トルクを第２のシャフト１１０に時計回り方向と反時計回り方向の両方で適用するようにさらに構成される。不図示の他の実施形態では、補助巻線１２２は、補正トルクを第２のシャフト１１０に時計回りおよび反時計回り方向の一方のみで適用するようにさらに構成される。
【００３３】
例示的な実施形態の運転中、補助巻線１２２を介した第２の回転磁界は、ロータ２４６およびロータ巻線２５２の少なくとも１つとエアギャップ２５４を介して電気機械的に相互作用する。第２の回転磁界が補助巻線１２２を介して回転する方向に応じて、時計回りおよび反時計回りの補正トルクの少なくとも一方は、ロータ２４６および第２のシャフト１１０に適用されてそのねじり振動を減衰させる。補助巻線１２２を励磁することによるロータ２４６および第２のシャフト１１０への補助巻線１２２によって適用される補正トルクの量は、ターボ機械システム１００のユーザ判定パラメータによって決定される。ユーザ判定パラメータは、限定はしないが、制御信号１３２に含まれるデータに依存するパラメータを含む。ユーザ判定パラメータはまた、限定はしないが、ターボ機械システム１００、電気機械１０８、補助電力変換器１２４、および補助コントローラ１２８の少なくとも１つの設計パラメータを含む。ユーザ判定パラメータはさらに、限定はしないが、時間、磁束強度、および限定はしないが、補助巻線１２２を介した第２の回転磁界を含む誘導された磁界の磁界強度を含む。
【００３４】
ステータ巻線２１１の第１の断面積２２３は、例示的な実施形態では、補助巻線１２２の第２の断面積２２４よりも大きく、補助巻線１２２は、ステータ巻線２１１が動作する電力の値よりも小さい電力値で動作するように構成される。補助巻線１２２は、ロータ２４６との電気機械相互作用およびステータ巻線２１１との電磁気相互作用の少なくとも１つを介して、ロータ２４６および第２のシャフト１１０に対する補正トルクを交互に適用および除去することを可能にする。補助巻線１２２とロータ２４６、第２のシャフト１１０、およびステータ巻線２１１の少なくとも１つとの電気機械および電磁気相互作用の少なくとも１つの性質および程度は、限定はしないが、少なくとも１つの補助端子２４０が少なくとも１つのステータ端子２３０に直流的に結合されるか否か、第２の断面積２２４と比較した第１の断面積２２３の値、ステータ巻線２１１に対するステータ２０１内の補助巻線１２２の位置、ステータ巻線２１１の数と比較した補助巻線１２２の数、ならびに補助電気線１２６を介して補助電力変換器１２４によって補助巻線１２２に供給された電流の電流、時間、周波数、および相（相の数を含む）を含む設計要因に依存する。
【００３５】
図３は、図１に示すターボ機械システム１００で使用され得る、ターボ機械システムのシャフトのねじり振動を減衰させる例示的な方法３００のフローチャート図である。図１、図２、および図３を参照すると、方法３００は、ターボ機械システム１００に結合されたセンサ１３０を介して、ねじり振動を表すターボ機械システム１００の物理的特性を検出すること３０２を含む。方法３００はまた、センサ１３０によって送信されたデータを介して、ねじり振動の存在を判定すること３０４を含む。方法３００はさらに、少なくとも１つの補助巻線１２２を励磁し、補正トルクを適用して第１のシャフト１０６、第２のシャフト１１０、ならびにターボ機械１０２、電気機械１０８、および補助機械１０４の少なくとも１つに回転可能に結合された追加のシャフトの少なくとも１つのねじり振動を減衰させること３０６を含む。
【００３６】
ターボ機械システムおよび関連するシステムならびに方法におけるねじり振動の低減のための上述の電気機械補助ステータ巻線は、回転設備列のシャフトおよび電気機械を含む回転機械の準同期ねじれ相互作用（ＳＳＴＩ）を低減する。上述の実施形態はまた、ターボ機械システムにおけるＳＳＴＩおよびそれから生じる異常トルクの望ましくない影響を軽減する。上述の実施形態はさらに、ターボ機械システムに用いられる電気機械のトルクの不均衡を低減する。ターボ機械システムおよび関連するシステムならびに方法におけるねじり振動の低減のための上述の電気機械補助ステータ巻線はまた、運転および維持費を削減し、ターボ機械システムの運転効率を高める。上述の実施形態はさらに、既存のプラント設計での運転および統合が容易な、複雑でなく安価なＳＳＴＩ軽減デバイス、システム、および方法を提供する。上述の実施形態はまた、ターボ機械システムの運転を停止することなくＳＳＴＩ軽減デバイスおよびシステムの設置および維持を可能にする。
【００３７】
ねじり振動の低減のための上述の電気機械補助ステータ巻線および関連するシステムならびに方法の例示的な技術的効果は、（ａ）回転設備列のシャフトおよび電気機械を含む回転機械のＳＳＴＩを低減すること、（ｂ）ターボ機械システムにおけるＳＳＴＩおよびそれから生じる異常トルクの望ましくない影響を軽減すること、（ｃ）ターボ機械システムに用いられる電気機械のトルクの不均衡を低減すること、（ｄ）運転および維持費を削減し、ターボ機械システムの運転効率を高めること、（ｅ）既存のプラント設計での運転および統合が容易な、複雑でなく安価なＳＳＴＩ軽減デバイス、システム、および方法を提供すること、および（ｆ）ターボ機械システムの運転を停止することなくＳＳＴＩ軽減デバイスおよびシステムの設置および維持を可能にすることの少なくとも１つを含む。
【００３８】
ねじり振動の低減のための電気機械補助ステータ巻線および関連するシステムならびに方法の例示的な実施形態は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載の他の構成要素および／またはステップから独立に、かつ別個に利用することができる。例えば、方法、システム、および装置はまた、限定はしないが、様々なタイプの複数の電気機械を用いる回転機械列を含む、シャフトおよびこれに結合された回転機械のねじり振動の低減を必要とする他のシステムと組み合わせて使用することができ、関連する方法は、本明細書に記載のシステムおよび方法のみを用いて実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、ねじり振動の低減のための電気機械補助ステータ巻線および関連するシステムならびに方法の上述の実施形態を使用することから利益を得ることができる他の多くの用途、設備、およびシステムに関連して実施および利用して、様々な用途における回転機械列および他の関連システムの運転の有効性および効率を向上することができる。
【００３９】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態は、１つまたは複数の電子またはコンピューティングデバイスの使用を含む。このようなデバイスは、典型的には、汎用中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号処理（ＤＳＰ）デバイスなどのプロセッサ、処理デバイス、もしくはコントローラ、および／または本明細書で説明する機能を実行することができる任意の他の回路もしくは処理デバイスを含む。本明細書で説明する方法は、限定はしないが、記憶デバイスおよび／またはメモリデバイスを含むコンピュータ可読媒体に組み込まれた実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、処理デバイスによって実行された場合に、本明細書で説明する方法の少なくとも一部を処理デバイスに実行させる。上記の例は例示的なものにすぎず、したがって、プロセッサおよび処理デバイスという用語の定義および／または意味を決して限定するものではない。
【００４１】
本明細書は、実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有し、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
シャフト（１０６、１１０）と、
ステータ（２０１）であって、
少なくとも１つのステータ巻線（２１１）、および
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に近接する少なくとも１つの補助巻線（１２２）を備え、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）および前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、キャビティ（２１０）を前記ステータ（２０１）内に画定し、前記シャフト（１０６、１１０）は、前記キャビティ（２１０）内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、交互に励磁および非励磁し、前記シャフト（１０６、１１０）に対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される、
ステータ（２０１）と
を備える、電気機械（１０８）。
［実施態様２］
前記電気機械（１０８）が、スイッチトリラクタンス型ではない、実施態様１に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様３］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記シャフト（１０６、１１０）の音響ノイズを低減することなく、前記補正トルクを交互に適用および除去するようにさらに構成される、実施態様１または２に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様４］
前記ステータ（２０１）が、内部に画定された少なくとも１つのスロット（２１７）をさらに備え、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、前記少なくとも１つのスロット（２１７）に配置される、実施態様１乃至３のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様５］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記少なくとも１つのスロット（２１７）に配置される、実施態様４に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様６］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から半径方向内側に配置される、実施態様１乃至５のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様７］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から半径方向外側に配置される、実施態様１乃至６のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様８］
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、第１の断面積（２２３）を有し、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記第１の断面積（２２３）とは異なる第２の断面積（２２４）を有する、実施態様１乃至７のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様９］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、第１の相補助巻線（２２５）を備え、
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも第１の相ステータ巻線（２１２）および第２の相ステータ巻線（２１４）を備える複数のステータ巻線（２１１）を備える、実施態様１乃至８のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様１０］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも第１の相補助巻線（２２５）および第２の相補助巻線（２２６）を備える複数の補助巻線（１２２）を備え、
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、第１の相ステータ巻線（２１２）を備える、実施態様１乃至９のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様１１］
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも１つのステータ端子（２３０）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも１つの補助端子（２３８）を備え、前記少なくとも１つの補助端子（２３８）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から直流的に絶縁される、実施態様１乃至１０のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様１２］
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも１つのステータ端子（２３０）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも１つの補助端子（２３８）を備え、前記少なくとも１つの補助端子（２３８）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に直流的に結合される、実施態様１乃至１１のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様１３］
前記シャフト（１０６、１１０）に結合されたロータ（２４６）をさらに備え、前記ロータ（２４６）が、前記キャビティ（２１０）に挿入されるように構成され、前記ロータ（２４６）が、少なくとも１つのロータ巻線（２５２）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、交互に励磁および非励磁し、前記ロータ（２４６）に対する前記補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去するようにさらに構成される、実施態様１乃至１２のいずれか１項に記載の電気機械（１０８）。
［実施態様１４］
ターボ機械（１０２）と、
シャフト（１０６、１１０）と、
補助電力変換器（１２４）と、
その間に延びる前記シャフト（１０６、１１０）を介して前記ターボ機械（１０２）に結合された電気機械（１０８）とを備え、前記電気機械（１０８）は、
ステータ（２０１）であって、
少なくとも１つのステータ巻線（２１１）、および
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に近接する少なくとも１つの補助巻線（１２２）を備え、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）および前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、キャビティ（２１０）を前記ステータ（２０１）内に画定し、前記シャフト（１０６、１１０）は、前記キャビティ（２１０）内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、交互に励磁および非励磁し、前記シャフト（１０６、１１０）に対する補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去してそのねじり振動を減衰させるように構成される、
ステータ（２０１）
を備える、ターボ機械システム（１００）。
［実施態様１５］
前記電気機械（１０８）が、スイッチトリラクタンス型ではない、実施態様１４に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様１６］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記シャフト（１０６、１１０）の音響ノイズを低減することなく、前記補正トルクを交互に適用および除去するようにさらに構成される、実施態様１４または１５に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様１７］
前記少なくともステータ巻線（２１１）が、第１の断面積（２２３）を有し、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、前記第１の断面積（２２３）とは異なる第２の断面積（２２４）を有する、実施態様１４乃至１６のいずれか１項に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様１８］
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも１つのステータ端子（２３０）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも１つの補助端子（２３８）を備え、前記少なくとも１つの補助端子（２３８）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）から直流的に絶縁される、実施態様１４乃至１７のいずれか１項に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様１９］
前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）が、少なくとも１つのステータ端子（２３０）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、少なくとも１つの補助端子（２３８）を備え、前記少なくとも１つの補助端子（２３８）が、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に直流的に結合される、実施態様１４乃至１８のいずれか１項に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様２０］
前記電気機械（１０８）が、前記シャフト（１０６、１１０）に結合されたロータ（２４６）をさらに備え、前記ロータ（２４６）が、前記キャビティ（２１０）に挿入されるように構成され、前記ロータ（２４６）が、少なくとも１つのロータ巻線（２５２）を備え、前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）が、交互に励磁および非励磁し、前記ロータ（２４６）に対する前記補正トルクをそれぞれ交互に適用および除去するようにさらに構成される、実施態様１４乃至１９のいずれか１項に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様２１］
前記電気機械（１０８）が、モータ（１１２）および発電機の少なくとも１つをさらに備える、実施態様１４乃至２０のいずれか１項に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様２２］
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）に結合された補助コントローラ（１２８）と、
前記補助コントローラ（１２８）に結合されたセンサ（１３０）とをさらに備え、前記センサ（１３０）が、ねじり振動を表す前記ターボ機械システム（１００）の物理的特性を検出し、制御信号（１３２）を前記補助コントローラ（１２８）に送信して前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）を介して前記シャフト（１０６、１１０）に対する前記補正トルクを交互に適用および除去するように構成され、前記センサ（１３０）が、前記ターボ機械（１０２）、前記電気機械（１０８）、前記補助電力変換器（１２４）、および前記シャフト（１０６、１１０）の少なくとも１つにさらに結合される、実施態様１４乃至２１のいずれか１項に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様２３］
前記センサ（１３０）が、前記電気機械（１０８）に近接して前記シャフト（１０６、１１０）にさらに結合される、実施態様２２に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様２４］
補助機械（１０４）と、
前記電気機械（１０８）、前記ターボ機械（１０２）、および前記補助機械（１０４）に結合された複数のシャフト（１０６、１１０）と、
前記複数のシャフト（１０６、１１０）の少なくとも１つのシャフト（１０６、１１０）に結合された複数のセンサ（１３０）と
をさらに備える、実施態様２２に記載のターボ機械システム（１００）。
［実施態様２５］
その間に延びるシャフト（１０６、１１０）によって電気機械（１０８）に結合されたターボ機械（１０２）を含むターボ機械システム（１００）の前記シャフト（１０６、１１０）のねじり振動を減衰させる方法（３００）であって、前記電気機械（１０８）は、少なくとも１つのステータ巻線（２１１）と、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）に近接する少なくとも１つの補助巻線（１２２）とを含むステータ（２０１）を含み、前記少なくとも１つのステータ巻線（２１１）および前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）は、キャビティ（２１０）を前記ステータ（２０１）内に画定し、前記シャフト（１０６、１１０）は、前記キャビティ（２１０）に少なくとも部分的に配置されるように構成され、前記方法（３００）は、
前記ターボ機械システム（１００）に結合されたセンサ（１３０）を介して、ねじり振動を表す前記ターボ機械システム（１００）の物理的特性を検出すること（３０２）と、
前記センサ（１３０）によって送信されたデータを介して、ねじり振動の存在を判定すること（３０４）と、
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）を励磁し、補正トルクを前記シャフト（１０６、１１０）に適用してそのねじり振動を減衰させること（３０６）と
を含む、方法（３００）。
［実施態様２６］
ねじり振動の存在を判定すること（３０４）が、
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）に結合された補助コントローラ（１２８）において、前記データを制御信号（１３２）として受信することと、
前記データの値をねじり振動の前記存在を示す所定の設定値と比較することと
を含み、
前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）を励磁することが、前記データの前記値がねじり振動の前記存在を示す場合には前記少なくとも１つの補助巻線（１２２）を励磁することを含む、実施態様２５に記載の方法（３００）。
【符号の説明】
【００４２】
１００  ターボ機械システム
１０１  ターボ機械機関
１０２  ターボ機械
１０４  補助機械
１０６  第１のシャフト
１０８  電気機械
１１０  第２のシャフト
１１２  モータ
１１４  モータ電力変換器
１１６  電源、電力源
１１８  グリッド
１２０  ３相電力線
１２２  補助巻線
１２４  補助電力変換器
１２５  電力供給源
１２６  補助電気線
１２８  補助コントローラ
１３０  センサ
１３２  制御信号
２０１  環状ステータ
２０２  環状ケース
２０４  外側半径
２０５  中心軸
２０６  ステータ外周
２０８  内側半径
２１０  キャビティ
２１１  ステータ巻線
２１２  第１のステータ巻線
２１４  第２のステータ巻線
２１６  第３のステータ巻線
２１７  スロット
２１８  第１のスロット
２２０  第２のスロット
２２２  第３のスロット
２２３  第１の断面積
２２４  第２の断面積
２２５  第１の相補助巻線
２２６  第２の相補助巻線
２２８  第３の相補助巻線
２３０  ステータ端子
２３２  第１のステータ端子
２３４  第２のステータ端子
２３６  第３のステータ端子
２３８  補助端子
２４０  第１の補助端子
２４２  第２の補助端子
２４４  第３の補助端子
２４６  回転ロータ
２４８  ロータ半径
２５０  ロータ外周
２５２  ロータ巻線
２５４  エアギャップ
３００  方法
【図１】
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【図２】
2019518414.tif 000004
【図３】
2019518414.tif 000005
【国際調査報告】
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2019518414.tif 000007